Капитальный ремонт и дооборудование двигателя Cummins QSX/ISX 15 - описание процесса от нашего заказчика

Силовыми агрегатами известного международного концерна комплектуются грузовые автомобили многих марок. В конструкцию дизеля Cummins 15 ISX заложен значительный ресурс и при правильном обслуживании и эксплуатации обеспечивает не менее 250 тысяч км пробега до капремонта. Со временем мелкие дефекты накапливаются, возникают усталостные явления в некоторых критических узлах.

Владелец грузовика, оснащенного дизельным двигателем Cummins QSX/ISX обратился в специализированный техцентр для диагностики и ремонта. В статье предлагается перечень выявленных неисправностей, список использованных запасных частей и подробное описание хода работ. В результате удалось полностью восстановить ресурс, мощностные и динамические характеристики силового агрегата.

Первичный осмотр и дефектация деталей двигателя

Машина прибыла на сервис своим ходом и сразу установлена в бокс, где ею занялись механики. В разговоре с водителем выяснилось, что расход моторного масла и топлива сильно увеличился, особенно в последнее время. Также значительно упала мощность и движение вверх по склону возможно только на пониженных передачах. После демонтажа капота появилась возможность предварительно осмотреть силовой агрегат, в результате были обнаружены сильные утечки моторного масла:

из-под уплотнительной прокладки крышки головки блока цилиндров;
через подшипник турбины-нагнетателя;
на наружных поверхностях всасывающего коллектора;
в выемках между ребер жесткости корпуса сцепления.

Предварительно диагностируется сильный износ цилиндропоршневой группы, и заметное увеличение давления картерных газов. Это приводит к увеличению угара и выдавливанию масла через уплотнительные прокладки.

После снятия с автомобиля двигатель был установлен на стенде, и с него было демонтировано навесное оборудование: стартер, генератор, турбина, топливная аппаратура и другие агрегаты. Разборка силового агрегата проводилась в такой последовательности:

Крышка и головка блока цилиндров. Болты крепления ГБЦ выкручивались по схеме, предусмотренной руководством по ремонту.
Корзина сцепления и маховик.
Поддон картера, маслоприемник, масляный насос и помпа охлаждающей жидкости.
Коленчатый вал, детали кривошипно-шатунного механизма, поршни и гильзы.

По завершении работ проведены измерения посадочных мест под коренные подшипники-вкладыши. Результаты дефектации следующие:

Допуски по бугелям согласно документации - 0,03 мм, по данным замеров от 0,010 до 0,015 мм.
В третье и четвертом цилиндрах оказались сломанными компрессионные кольца, на остальных сильные следы износа.
Коренные и шатунные вкладыши невооруженным глазом видны продольные риски и глубокие царапины.
Коленчатый вал: сильные следы выработки на всех шейках.

На этом двигателе конструкторами предусмотрено использование антипригарных колец при установке гильз в блок. Это техническое решение характерно для всех современных моделей Cummins, что заметно снижает сложность ремонтных работ.

В ходе ревизии проводились измерения шатунных и коренных шеек коленвала, а также проверка на биение. При осмотре масляного насоса выявлены износ шестерен, а стендовые испытания показали недостаточное давление масла из-за чрезмерных зазоров в сопрягаемых поверхностях.

Подготовка блока цилиндров и других деталей и сборка двигателя

Корпус силового агрегата после мойки высокого давления со специальными средствами и промывки масляных каналов был вновь установлен на опорах стенда. Перед установкой гильзы проведены измерения просадки гильзы, последняя должна выступать над поверхностью блока в пределах от 0,18 до 0,33 мм. При проведении работ следует руководствоваться оригинальной техдокументацией, в русских переводах часто случаются ошибки.

Сборка дизельного двигателя Cummins ISX 15 выполняется в таком порядке:

Запрессовка ремонтных гильз с использованием специальных колец из ремонтного комплекта.
Установка коленвала с заменой коренных вкладышей и протяжкой бугелей. Проверка осевого люфта.
Сборка и установка поршней. Измерения пальцев показали предельный износ, и они подлежат замене.
Монтаж головки блоки цилиндров. Предварительно ГБЦ была разобрана, заменены и притерты впускные и выпускные клапана, проведена шлифовка нижней поверхности.
Дополнительно был изготовлен и смонтирован кронштейн заглушки ГБЦ по заказу автовладельца.
Установка и протяжка головки блока проводилась в строгом соответствии с руководством по ремонту, использован новый комплект крепежных болтов.
Монтаж крышки ГБЦ выполнялся на новую прокладку без дополнительных герметиков.
Установка впускного коллектора с турбиной нагнетателя. Турбонагнетатель проверен на биение подшипников вала, показатели в норме.
Маховик. Установлен на посадочное место и закреплен болтами с новым подшипником вместо изношенного. При сборке сцепления замены диски (большой износ пружин и появление люфта в ненагруженном состоянии).
Насос охлаждающей жидкости. В ходе осмотра были выявлены утечки антифриза через сальник и износ подшипника, заказана новая помпа.
Проведена замена старых термостатов. Рекомендуется это делать в процессе капремонта, запчасти обойдутся сравнительно недорого, есть свободный доступ к посадочным местам. Это существенно упрощает и ускоряет ремонтные работы.

Дополнительно установили все необходимые заглушки ГРМ, что достаточно просто при наличии свободного доступа к узлам и агрегатам. Планируется перепрошивка электронного блока управления на работу без клапана EGR, тем самым устраняются предпосылки к возможной некорректной работе двигателя в разных режимах.

Пробный запуск силового агрегата на автомобиле

Установка двигателя Cummins ISX15 проводилась в строгом соответствии с инструкцией производителя. В ходе работ были заменены опоры силового агрегаты, на них были выявлены глубокое растрескивание резины демпфера. При выполнении работ были использованы следующие запасные части и комплектующие:

Комплект патрубков для системы охлаждения и фирменные винтовые хомуты.
Поликлиновые приводные ремни помпы и генератора.
Отдельные провода и разъемы для подключения датчиков системы управления.
Фильтры воздушные, масляные и топливные.

Двигатель Cummins ISX 15 после установки на автомобиль был заправлен моторным маслом, в систему охлаждения был залит антифриз. Проверена бортовая сеть, подсоединены все жгуты проводов.

Пробный запуск силового агрегата показал полное отсутствие вибраций и сильного биения. Высокое качество ремонта и отсутствие дисбаланса было продемонстрированно с помощью стеклянной кружки с водой. Сосуд поставили на крышку головки блока, при этом не произошло ни его перемещения, ни расплескивания жидкости. Давление масла в двигателе соответствует норме, прорывов продуктов сгорания в картер не наблюдается.

Перепрошивка ЭБУ может быть проведена по просьбе автовладельца для обеспечения работы двигателя без EGR клапана. При перепрограммировании процессора на время обкатки введены ограничения по мощности, которая была намеренно снижена до 424 л. с. вместо номинальных 500 л. с. Для турбонаддува сохранены штатные настройки управляемости в зависимости от режима и нагрузки.

Установленный на машину двигатель прошел первичную обкатку по программе производителя. Проверялась работы на разных режимах, на холостых и на повышенных оборотах. При этом не было выявлено течей охлаждающей жидкости и моторного масла. Силовой агрегат осматривался вместе с заказчиком, внешние поверхности в районах установки уплотнительных прокладок остались сухими.

Первичная обкатка двигателя проводилась с постоянным контролем параметров с помощью мотор-тестера, проводился мониторинг давления масла и нагрузки. По завершении цикла сняли крышку клапанной коробки для осмотра состояния механизмов. Дефектов не обнаружено, произведена установка детали.

Устранение неисправностей топливной системы

Обкатка двигателя проводилась без нагрузки в двух режимах: на холостом ходу и при повышенных оборотах. В ходе испытаний были выявлены проблемы с работой форсунок топливной системы. Конструкционный узел состоит из двух частей: сопельной и тайминговой. Сложность состоит в том, что проверить его работу в целом на стенде практически невозможно. Испытательное оборудование позволяет определить количество впрыскиваемого топлива и форму струи.

По договоренности с автовладельцем форсунки были сняты с двигателя и отправлены для проверки на другом стенде, чтобы исключить повторную ошибку. В результате было обнаружено значительное расхождение в объемах впрыска топлива в камеру сгорания. Попытки чистки узла ультразвуком или промывки специальными химическими растворами не дали требуемого результата.

Пришлось заказывать комплект из шести новых форсунок, который был доставлен в течение недели после оформления заявки. Узлы поступили в комплекте с уплотнительными кольцами.

При монтаже форсунок были выявлены протечки охлаждающей жидкости в установочные стаканы, что привело к попаданию ее в топливо. Производитель предлагает два возможных варианта устранения этой неисправности:

замена нижних уплотнительных колец на форсунках;
демонтаж и установка новой головки блока цилиндров.

В нашем случае владельцу автомобиля очень повезло – проблема решилась с минимальными затратами. Использование новых форсунок и оригинальных уплотнителей позволило устранить дефект. Дальнейшие испытания показали отсутствие пузырьков и протечек антифриза в камеру сгорания.

Запасные части и комплектующие для ремонта двигателя Cummins ISX 15

Одним из факторов, обеспечивших восстановление параметров силового агрегата, является использование оригинальных узлов и деталей. Комплектующие и запасные части заказывались в официальных представительствах производителя. Сроки выполнения заявок не превысили трех-пяти дней.

Приводим полный перечень использованных запасных частей:

Комплект из шести гильз с набором колец для их установки.
Поршневые пальцы и кольца компрессионные и маслосъемные.
Шатунные и коренные вкладыши первого ремонтного размера. Шейки коленчатого вала были расточены и отшлифованы.
Комплект уплотнительных прокладок: головки блока цилиндров, крышки ГБЦ, масляного картера и насоса системы смазки.
Для восстановления головки блока цилиндров использованы новые клапаны впускные и выпускные, проведена шлифовка ее нижней поверхности и седел клапанов.
Болты крепления головки блока цилиндров в комплекте.
Две прокладки впускного и выпускного коллекторов, замены две сломанные при демонтаже шпильки. Приобретались в наборе с гайками и шайбами.
Насос охлаждающей жидкости.
Подшипник маховика (опорный для первичной вала коробки перемены передач).
Ведомый диск сцепления.
Набор патрубков системы охлаждения двигателя с оригинальными хомутами.
Ремни для привода генератора и насоса охлаждающей жидкости.
Воздушные, масляные и топливные фильтры производства MAHLE.

Заказчиком были приобретены рекомендованные концерном Cummins эксплуатационные жидкости: моторные масла и антифризы. Все запасные части поступили в наш техцентр в фирменной упаковке с сопроводительной документацией на английском языке.