Стук снизу мотора: всё о вкладышах и их поломках

Внутри любого двигателя внутреннего сгорания есть детали, без которых его нормальная работа была бы невозможна, хотя внешне они выглядят предельно просто. К таким элементам относятся вкладыши — в технической терминологии «подшипники скольжения». Это тонкие, идеально отполированные полукольца (реже — цельные кольца) из мягкого сплава, основная задача которых заключается в обеспечении плавного вращения валов без прямого механического контакта металла с металлом.

Шатунные вкладыши, в частности, отвечают за «бесконтактное» взаимодействие шатунов и коленчатого вала — узла, на который приходится одна из самых высоких нагрузок во всём моторе.

Как работают вкладыши

Уже в первые секунды после запуска двигателя между поверхностью вкладыша и шейкой вала формируется масляная подушка, которую часто называют масляным клином. Именно в этом тончайшем слое масла и происходит движение деталей относительно друг друга. Физического контакта между металлами нет — вал буквально «плавает» в масле.

Благодаря этому решаются сразу несколько задач:

резко снижается трение;
уменьшается локальный нагрев;
износ поверхностей растягивается на сотни тысяч километров.

Чтобы такие условия сохранялись как можно дольше, вкладыши делают многослойными. В их основе лежит стальная лента, обеспечивающая прочность и жёсткость. Сверху наносится слой медного или алюминиевого сплава, а затем — мягкое антифрикционное покрытие. Такая конструкция сочетает в себе выносливость, хорошую прирабатываемость и способность стабильно удерживать масляную плёнку.

Зачем вкладыши нужны двигателю

Если упростить — для выживания всего кривошипно-шатунного механизма и связанных с ним узлов. Подшипники скольжения применяются не только на коленвале, но и на распредвалах, балансирных валах и других вращающихся элементах двигателя. Их функции можно свести к нескольким ключевым пунктам:

минимизация механического трения за счёт масляного клина;
частичное гашение ударных и переменных нагрузок благодаря слою масла;
удержание валов в заданном осевом положении и предотвращение перекосов;
защита более дорогих деталей (блока цилиндров, коленвала) в аварийных режимах.

Последний пункт особенно важен. В случае кратковременного падения давления масла именно вкладыши принимают удар на себя. Они изнашиваются или разрушаются первыми, но при этом часто позволяют спасти блок цилиндров от серьёзных повреждений. А заменить комплект вкладышей несоизмеримо дешевле, чем выполнять полноценный капитальный ремонт двигателя.

Какие вкладыши бывают

Типов вкладышей не так много, но каждый из них выполняет строго определённую задачу:

Коренные вкладыши коленвала — фиксируют коленчатый вал в блоке цилиндров и обеспечивают его ровное вращение.
Шатунные вкладыши — работают в зоне соединения коленвала и шатунов, где нагрузки максимальны.
Вкладыши распредвала — аналогичны коренным, но предназначены для распределительного вала в головке блока.
Вкладыши других валов и осей — балансирных валов, приводов масляного насоса и т. п. Часто имеют кольцевую, а не полукольцевую форму.

Для ремонта двигателей выпускаются ремонтные вкладыши увеличенной толщины. Они используются после шлифовки или фрезеровки шеек коленвала и компенсируют увеличенный зазор из-за износа.

Отдельно существуют упорные вкладыши-полукольца, которые ограничивают осевое перемещение валов. Они не формируют масляный клин в классическом смысле, поэтому в рамках этой темы остаются за скобками.

Где расположены вкладыши

В кривошипно-шатунном механизме вкладыши находятся:

между коренными шейками коленвала и постелями блока цилиндров с крышками;
между шатунными шейками и шатунами с их крышками.

Проще говоря, вкладыши «обнимают» коленчатый вал в самых нагруженных точках, формируя рабочий масляный зазор. Его величина обычно лежит в пределах примерно 0,1–0,3 мм. Аналогичная схема используется и для распредвалов, балансировочных валов и других внутренних осей двигателя.

Почему проворачивает вкладыши

Проворот вкладыша — это ситуация, когда подшипник срывается со своего посадочного места и начинает вращаться вместе с валом. В этот момент нормальная подача масла нарушается: масляный клин исчезает или становится критически тонким. Начинается сухое трение, и износ резко ускоряется — как у вкладыша, так и у самого вала.

Если не учитывать естественный износ на огромных пробегах, в большинстве случаев причина проворота связана с условиями эксплуатации или обслуживанием. Наиболее типичные факторы:

неподходящая вязкость или низкое качество моторного масла;
критическое падение уровня масла и подсос воздуха маслонасосом;
перегрев двигателя, при котором масло теряет свои свойства;
износ или эллипсность шеек коленвала;
засорённые масляные каналы или маслоприёмник, проблемы с насосом;
неправильная затяжка коренных или шатунных крышек;
агрессивный тюнинг с ростом нагрузок выше расчётных.

Признаки проворота вкладышей

Точно подтвердить проблему можно только после разборки двигателя, но есть ряд характерных симптомов:

кратковременный металлический стук при холодном пуске;
постоянный глухой «дизельный» звук даже на прогретом моторе, часто описываемый как стук «по низу» двигателя;
падение давления масла и загорание аварийной лампы;
наличие металлической стружки в поддоне;
заклинивание двигателя — самый тяжёлый исход.

Езда со стуком из-под капота почти гарантированно заканчивается клином мотора и капитальным ремонтом.

Что делать, если провернуло вкладыши

Решение здесь одно: немедленно прекратить эксплуатацию и не запускать двигатель до ремонта. Если проблему удалось поймать на ранней стадии, иногда можно ограничиться заменой вкладышей. Но на практике чаще требуется комплекс работ:

шлифовка или фрезеровка коленвала под ремонтный размер;
установка ремонтных вкладышей нужной толщины;
промывка масляных каналов и очистка маслоприёмника;
проверка геометрии коленвала и шатунов.

Если мотор долго работал с провернутыми вкладышами — часами или днями — восстановление может оказаться экономически нецелесообразным. В таких случаях нередко проще установить контрактный двигатель.