Что такое блок цилиндров, какие функции он выполняет и как изготавливается?

История создания

Первый рядный блок цилиндров двигателя придумал немецкий изобретатель Николаус Август Отто, именно он в 1876 году разработал очень эффективный для того времени бензиновый двигатель. V-образный вариант в 1889 году сконструировал Готлиб Даймлер, когда принимал участие в создании усовершенствованного двухцилиндрового двигателя.

После этих событий деталь прошла длинный путь эволюции и стала такой, какая она есть в большинстве современных моторов.

Из чего сделан блок цилиндров двигателя

Самый распространенный материал, который используется при производстве ‒ чугун. Это традиционный вариант.

На втором месте алюминий. Вернее его различные сплавы. Ну и еще достаточно экзотический материал – магниевый сплав. Теперь обо всех трех вариантах – более подробно.

Чугун

Это – традиционный материал, из него на протяжении многих десятилетий изготавливали эту деталь.

Чугун использовали с добавками: никелем, хромом. Среди положительных качеств чугунного изделия можно выделить: меньшую чувствительность к перегреву, жесткость, которая очень важна при форсировке двигателя.

Устройство, в основном, работает при частой смене температурного режима, поэтому изделия из чугуна в приоритете. Главный недостаток – значительный вес, который ухудшает динамику легкового авто.

Алюминий

Обладает такими положительными свойствами, как оптимальное охлаждение двигателя и незначительный вес. Он находится на втором месте по количеству выпускаемых блоков цилиндров. Особенность конструкции из алюминия – установка гильз.

Сегодня для выполнения этой операции, в основном, применяют две технологии Locasil и Nicasil.

В первом случае запрессовываются гильзы из алюминий-кремниевого сплава во втором – наносится никелевое покрытие.

Вторая технология имеет существенный недостаток – если, к примеру, прогорает поршень, обрывается шатун или выходит из строя никелевое покрытие, то изделие отремонтировать не получится.

Также никосиловая технология не предусматривает расточку, приходится менять весь узел в сборе. Понятно, что в таком случае владельцу автомобиля приходится раскошелится на солидную сумму.

Магниевый сплав

Блок цилиндров двигателя из него твердый как чугунный, и легкий, как алюминиевый. Правда стоит такое изделие дорого, и по этой причине в условиях конвейерного производства не используется, хотя соединяет в себе лучшие качества чугуна и алюминия.

Как видите, у каждого из упомянутых материалов есть определенные плюсы и минусы, но утверждать, что какой-то из них лучше, было бы некорректно.

Расположение цилиндров

V-образный перевёрнутый двигатель Юнкерса на стенде

Компоновка блока определена выбранным расположением цилиндров. Рядная компоновка технологически самая простая, даёт довольно тяжёлый блок, зато расточка его не представляет трудностей. Варианты коленвала – полноопорный и неполноопорный, установка на шарикоподшипниках или вкладышах. Блок может иметь проходы для жидкости между цилиндрами или (реже, на малоразмерных) не иметь их. В последнем случае экономятся размеры и масса. Рядное расположение цилиндров самое распространённое в крупных судовых дизелях, где удобство сборки и обслуживания важнее литровой массы.

V-образный двигатель имеет два варианта исполнения блока – со смещением левого и правого блоков между собой (рядом стоящие шатуны на шейке), либо без смещения (прицепной шатун, неравные степени сжатия на левом и правом блоках). Коренные подшипники также скольжения либо качения. Эти первые два варианта (рядный и V-образный) широко распространены в автомобилестроении. Среди прочих требований, для многоблочных бывает труднее удовлетворить условию полного уравновешивания двигателя для числа цилиндров менее 12, в то время как рядный 6-цилиндровый двигатель – полностью уравновешен. Блок “перевёрнутого” V-образного двигателя Юнкерса принципиально отличался мало, основные его различия в прикреплённых деталях (такие двигатели имели широкое распространение в поршневой авиации).

W-образный и звездообразный двигатели дают ещё более компактный блок и короткий вал, что снижает вес блока двигателя, но обладают меньшей жёсткостью, чем два первых варианта, и сложны в ремонте. Широко применялись до вытеснения газовыми турбинами в судах на воздушной подушке, катерах-охотниках (пограничных), винтовой авиации. Звездообразные до сих пор имеют применение на некоторых типах вертолётов. Для сохранения необходимого уровня надёжности требуют высокой культуры производства и трудоёмкого обслуживания/ремонта. Стоимость таких моторов довольно велика.

Во всех случаях размеры блока определяются тремя величинами – диаметром цилиндра, ходом поршня, и количеством цилиндров. Блок является сложной деталью, испытывающей знакопеременное сложное нагружение с термическими нагрузками, поэтому может быть рассчитан лишь приблизительно. После изготовления нового варианта блока цилиндров его подвергают длительным испытаниям на моторном стенде, для отыскания и устранения слабых мест конструкции, в том числе, используя тензодатчики. Блок цилиндров должен иметь достаточную (высокую) жёсткость, чтобы избежать недопустимой овализации цилиндров и задира поршней. Важна также жёсткость картера, обеспечивающая надёжную работу без задиров рамовых (коренных) подшипников, а также достаточный отпуск перед расточкой постелей, чтобы избежать их несоосности при возможном короблении блока.

Диаметр и количество цилиндров либо определяются заказчиком (преемственность конструкции, форсировка и доводка), либо вычисляются по результатам теплового расчёта, и уточняются в процессе доводки. Обычно при моторных испытаниях выявляются и устраняются слабые места блока цилиндров. Для увеличения жёсткости блока цилиндров в сборе с картером, ось разъёма картера выполняют ниже оси вала; в некоторых случаях применяют рамную конструкцию подшипников даже на автомобильных моторах (Mitsubishi Mini Cab, мотор 0.8L).

Наиболее чисто и точно обрабатывают следующие поверхности блока: постели коренных подшипников, отверстие под распредвал (или втулки распредвала), посадочные поверхности гильз (при их наличии), поверхность цилиндров, плоскость или плоскости сопряжения с головками блока. Чистота и ровность этих поверхностей имеет большое значение при сборке, даже небольшой приставший кусочек прокладки (ржавчина, вмятина, трещина) может привести к прорыву в этом месте масла, тосола или газов, испортив долгий труд моториста. Поэтому плоскости осматривают и зачищают особенно тщательно, а постели и втулки проверяют нутромером на размер и некруглость (при затянутых бугелях). При повреждении плоскостей их чаще всего требуется шлифовать, причём при сборке понадобится учесть изменение размера (например, увеличение выступания поршня) и принять нужные меры (например, подрезать поршни).

Тип охлаждения

Основные варианты – водяное и воздушное охлаждение. Масляное применяется для некоторых двигателей специальной конструкции с повышенным КПД, работающих на растительных маслах. Водяное охлаждение (антифриз) применяется чаще всего, позволяя большую свободу в месте расположения выхода горячего воздуха (включая использование его для отопления салона в зимнее время). Транспортные двигатели на машинах, движущихся с большой скоростью, легко рассеивают тепло в радиаторе, используя набегающий поток воздуха. Поскольку с увеличением отдаваемой двигателем мощности растёт и скорость обдува радиатора, характеристики эти согласованы.

Воздушное охлаждение требует оребрения цилиндров, которые в таких двигателях почти всегда выполняются отдельными. Преимуществом является механическая простота и снижение массы, быстрый выход двигателя на рабочий тепловой режим. Однако усложняется задача поддержания оптимального теплового режима в широком интервале нагрузок и температуры поступающего воздуха. Кроме того, такой двигатель более шумен (“звонок”), так как шум сгорания сквозь тонкие стенки гильзы передаёт вибрации на высокие рёбра охлаждения. Поэтому такой вариант охлаждения в автомобилях уже не популярен, но встречается в стационарных двигателях, культиваторах, газонокосилках, тракторах и мотоциклах; имел широчайшее применение в авиационных поршневых двигателях.

При водяном охлаждении блок может иметь вставные гильзы либо изготовлен заодно, т.е. отверстия расточены в самой отливке блока. Первый вариант чаще у малоразмерных, особенно рядных блоков. Водяные каналы могут идти последовательно от цилиндра к цилиндру (малоразмерные либо устаревшие модели), либо параллельно. В последнем случае распределение воды обеспечивается каналами в головке (головках) блока цилиндров.

Современные блоки имеют небольшую высоту рубашки охлаждения, 50-60% длины гильзы, в отличие от старых конструкций. Это уменьшает объём жидкости (ускоряет прогрев), и вполне достаточно для поддержания теплового режима цилиндра (так как теплоотдача в нижней части гильзы сравнительно невелика).

Тип смазки

Выбранный тип смазки – разбрызгиванием, центральная или индивидуальная под давлением, – определяет расположение масляных отверстий, сверлений в постелях и коленчатом валу. Индивидуальная под давлением (с подводом масла к каждой постели) наиболее распространена, центральная до сих пор применяется на устаревших дизелях (УТД-20, 7Д6, 7Д12).

Наличие съёмных гильз

Имеет свои плюсы и минусы. При этом всегда ускоряется ремонт, так как расточка заменяется на простую замену гильзы, нет необходимости в ремонтных размерах, меньше отклонения толщины цилиндра при изготовлении, упрощается отливка блока, есть возможность применить более качественный чугун в гильзах, чем в блоке из серого чугуна. Некоторые двигатели без гильз имеют вставку из качественного чугуна в верхней части цилиндра, как более дешёвое решение проблемы ресурса.

Однако, установка гильз удорожает и отчасти снижает надёжность (пропуск жидкости по нижнему уплотнению). Кроме того, такой блок всегда тяжелее, так как гильза работает на сжатие, а блок растягивается (более длинное силовое замыкание). При базировании гильзы сверху утяжеление уменьшается. Увеличивается и объём механической обработки. Иностранные дизели среднего размера чаще всего имеют базирование гильзы посередине, чтобы соответственно сократить высоту рубашки охлаждения и уменьшить утяжеление против варианта с нижним базированием. Съёмные гильзы имеют обычно от 2 до 3 уплотнительных колец, причём в иностранной практике нижнее кольцо часто является страховочным, и перед ним имеется сверление для выхода антифриза наружу. Если из сверления начинается течь – значит, верхние кольца потеряли упругость (перегрев), и двигателю нужен ремонт. Эта конструкция исключает попадание антифриза в масло с вероятным задиром коленвала, и потому очень удачна.

Материалы блока цилиндров

Издавна блок цилиндров изготавливался из чугуна. Это довольно прочный и жесткий материал, неподверженный перегреву. Эти качества и были нужны автопроизводителям, ведь двигатель может набирать довольно высокую температуру при своей работе. Чугун обычно применялся с примесями никеля и хрома. Последние два материала придают большую долговечность конструкции. Конечно, главным минусом чугуна является его масса, автомобили теряли в маневренности и скорости.

Поэтому блоки цилиндров стали изготавливать из алюминия. Данный металл гораздо лечге чугуна, а также имеет меньшую теплопроводность. Естественно алюминий не является идеальным решением, ведь главной проблемой является подбор материала для исполнения блока.

Существует и третий вариант – магниевый сплав. Конечно, магний гораздо легче алюминия и чугуна, а также обладает жесткостью и твердостью последнего. Однако, установка подобного блока дороже, следовательно, для широкого пользования не подходит. Магниевые блоки ставятся при тюнинге двигателя с целью обеспечить максимальный разгон и маневренность. Главным образом такие конструкции используются на гоночных авто.

Алюминиевые блоки в данный момент изготавливают посредством двух технологий: Locasil и Nicasil. Первая включает в себя запрессовку гильз из сплава кремния и алюминия, а вторая покрытие алюминиевой поверхности блока никелем. Конечно, последняя технология имеет большой недостаток, ведь при обрыве шатуна или прогаре одного из поршней никелевое покрытие уже не функционирует должны образом, а сам блок цилиндров нельзя отремонтировать. В этом случае выигрывает чугунный двигатель, который можно расточить и подвергнуть гильзованию с помощью ремонтного комплекта.

Устройство блока цилиндров

Блок цилиндров двигателя должен удовлетворять следующим требованиям: обеспечение соосности всех постелей, а также соблюдение равного диаметра постелей. Также существуют блоки, в которых эти требования не соблюдаются, но это только специальные и экспериментальные конструкции.

Как мы заметили ранее, блок цилиндров является основой для других агрегатов. Его основные детали следующие:

  • Цилиндр двигателя. Чем они больше, чем мощнее мотор. Объем суммируется и конечная цифра озвучивается в характеристиках автомобиля. Главной деталью цилиндров являются гильзы, которые бывают двух типов. Первый тип используется только в алюминиевых блоках – это впрессованные непосредственно в блок цилиндров гильзы. Второй тип – съемные гильзы. Они бывают «сухие» и «мокрые».
  • Головка блока. Состоит из мест для крепления ремня ГРМ, камеры сгорания, отверстий для свечей, впускных и выпускных каналов, а также рубашки охлаждения и каналов смазки. Крепится головка сверху самого блока цилиндров. Но если другие агрегаты в автомобиле крепят просто «на глаз», то есть до того момента когда болт не повернуть, то здесь болты затягивают с помощью динамометрического ключа. У каждого автомобиля свои параметры и схемы для затяжки, которые нельзя нарушать.
  • Картер. Во всех двигателях внутреннего сгорания картеры можно назвать именно частью блока, а не навесным агрегатом. Представляет собой корпус для кривошипно-шатунного механизма. Крепят картера снизу блока цилиндров, для защиты закрывают специальные поддоном.

Какими бы надежными ни были двигатели внутреннего сгорания, рано или поздно их ресурс подходит к концу. Особенно это касается ДВС старых автомобилей ВАЗ. Гильзовка блока цилиндров – одна из частых операций, которая производится в ходе капитального ремонта двигателя.

Цилиндры и хонингование

Рабочие цилиндры могут быть выполнены непосредственно как часть блока, а могут применяться гильзы. На поверхность цилиндров наносится специальный никелькремниевый сплав – никасил. Это очень прочный материал, защищающий кольца поршня от трения. Поверхность полируется до зеркала, чтобы свести к минимуму трение в условиях ограниченного поступления масла.

Хон цилиндра

Для улучшения смазки внутренней поверхности цилиндров применяют хонингование. Хон наносится специальным инструментом с головкой и абразивными брусками. В итоге на поверхности образуется выгравированная сетка. В ее желобках лучше удерживается масло. На внутренних стенках с хоном образуется масляная пленка, в результате чего значительно снижается трение и повышается ресурс деталей. Повторное хонингование, как правило, делается во время расточки двигателя или замены гильз.

Расточка и гильзовка блока цилиндров

После появления дефектов и выработки на стенках применяют расточку цилиндров. Со стенок снимается металл определенной толщины, а затем устанавливаются другие ремонтные поршни и кольца под новый размер. Число расточек ограничено, так как объем постепенно увеличивается, а прочность снижается.

После максимального числа расточек применяют гильзовку. Это сложный процесс, который можно сделать только при наличии специального оборудования. «Мокрые» гильзы поменять намного легче, даже в полевых условиях. Если установлены «сухие» гильзы или это монолитный чугунный блок, то он растачивается под новые гильзы, которые запрессовываются с высокой точностью. Сам блок нагревается до 150-200 градусов, а новая гильза охлаждается. Так достигается наиболее плотная и точная посадка.

Клапанная крышка

Клапанная крышка закрывает ГБЦ и газораспределительный механизм. Она крепится к головке с помощью болтов. Между головкой и крышкой также устанавливается прокладка для плотного и герметичного соединения. Это нужно, чтобы масло в процессе работы не вытекало наружу, а внутрь не попадали грязь и пыль. Также на крышке располагается маслозаливная горловина.

Клапанная крышка Chevrolet Lacetti

Ранее крышки изготавливались из стали, но на современных двигателях отдают предпочтения алюминиевым или пластиковым. Это снижает уровень шума, повышает надежность и доступность детали.

Блок цилиндров и головка блока цилиндров составляют основу двигателя. Многое зависит от материалов и качества их изготовления. При правильной эксплуатации и своевременном обслуживании они прослужат очень долго.

Двигатель и какое место в нем занимает головка блока цилиндров

Для того, чтобы говорить об особенностях ГБЦ, стоит коротко рассмотреть принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Суть работы двигателя в том, чтобы преобразовать энергию, получаемую от сгорания топлива, в механическую работу. В автомобилях нашли применение поршневые двигатели, в которых возвратно-поступательное движение поршней при помощи т.н. кривошипно-шатунного механизма преобразуется уже во вращение. Исходя из особенностей современных двигателей внутреннего сгорания, головка блока цилиндров обязана включать следующие элементы:

  • Места под форсунки или же свечи зажигания;
  • Седла клапанов и их направляющие элементы;
  • Камеру сгорания;
  • Смазочные каналы;
  • Площадку для монтажа газораспределительного механизма и его привода;
  • Рубашку охлаждения.

Отдельно также стоит выделить крышку ГБЦ, выполняющую роль защиты от механических воздействий, а также специальную прокладку, обеспечивающую герметичное прилеганиеголовки блока цилиндров. Крышка может быть штампованной металлической или же пластиковой. Она имеет маслозаливную горловину и пробку. Сама головка блока может выполняться из двух материалов, о чем мы расскажем чуть позже. А пока что отметим, что материал крайне важен, ведь от его характеристик будет зависеть то, как долго ГБЦ сможет эксплуатироваться.

В автомобилях с однорядными двигателями ГБЦ устроена относительно просто и включает лишь одну часть. В более сложных V-образных моторах головка включает несколько частей под отдельные ряда цилиндров. В обоих случаях ГБЦ крепится к блоку цилиндров специальными шпильками и болтами. Процедура монтажа головки весьма сложна и предусматривает использование динамометрического ключа, а также требует четкого соблюдения технологии – болты затягиваются с заданным автоконцерном усилием и в четкой последовательности (от центральных к крайним). Вышеупомянутая прокладка ГБЦ не только уплотняет место прилегания, но также защищает силовой агрегат от внутреннего давления и утечек масла. К слову, эта прокладка по факту является одноразовой – если ГБЦ пришлось снять, то устанавливать ее на место придется уже с новой прокладкой.

Принцип работы

Если говорить вкратце, то ГБЦ отвечает за формирование камеры сгорания, подачу в камеру горючей смеси и дальнейший отвод отработавших газов. На словах все достаточно просто, но давайте рассмотрим все в подробностях. Итак, при запуске двигателя головка блока цилиндров включается в работу. Вот что происходит:

  • Распредвал толкает штангу, которая затем оказывает давление на гидрокомпенсатор и коромысло;
  • Коромысло оказывает давление на клапан, который тут же открывается. Клапаны в дизельных ДВС несколько отличаются от своих бензиновых «собратьев» по функционалу;
  • Клапан оказывается в камере сгорания, где происходит воспламенение смеси от свечи зажигания;
  • Отработавшие газы отходят в выпускной коллектор;
  • Пружина возвращает клапан в его изначальное положение. Цикл повторяется.

В дизельных мотор смесь воспламеняется от сжатия, так что ключевым параметром является синхронизация впрыска топлива специальной дизельной форсункой с открытием впускного клапана. В случае ГБЦ как бензинового, так и дизельного мотора важной является герметичность газового стыка – если он теряет герметичность, топливо не будет сгорать полностью, а двигатель будет труднее запустить. Также при потере герметичности можно отметить повышенную шумность работы двигателя и его ускоренное изнашивание по ходу эксплуатации.

Коротко о прокладках ГБЦ

Раз уж речь зашла о герметичности, то остановимся и рассмотрим этот параметр. При монтаже головки к БЦ необходимо четко соблюдать технологию, о чем мы вскользь упомянули выше. Перед монтажом важно подобрать правильную прокладку, которая сделает соединение герметичным и более надежным. Технологии не стоят на месте и сегодня на рынке автомобильных комплектующих имеются прокладки головки блока цилиндров аж трех разновидностей. Ключевым является материал прокладки:

  • Металл. Прокладка из металла (листовая медь + сталь) может похвастать долговечностью, высокой прочностью. В ней равномерно распределяются нагрузки, а в случае специфических БЦ предусматриваются зоны с дополнительными элементами для уплотнения. Это классическая «одноразовая» прокладка;
  • Асбест. Несмотря на то, что основным материалом такой прокладки является асбест, металлические элементы в ней тоже есть. Асбест отличается упругостью и впечатляющей огнестойкостью. Материал теряет свойства при длительной эксплуатации, а также отличается чувствительностью как к вибрациям, так и резким перепадам температур;
  • Композитные материалы. Композитные прокладки чаще называют безасбестовыми. Материалы: синтетическое волокно и каучук. Такие прокладки упругие, эластичные, долговечные, а также не боятся перепадов температур, коррозии и имеют высокие электроизоляционные свойства. Кроме того, изготовление безасбестовых прокладок не оказывает серьезного влияния на экологию, чем не может похвастать технология изготовления прокладок из асбеста.

На данный момент лучшим считаются безасбестовые прокладки ГБЦ. Их недостатком является разве что высокая цена, а отдельных случаях и низкая доступность в местных магазинах автозапчастей. Но не стоит думать, что даже лучшая прокладка не может выйти из строя. На эксплуатационный ресурс влияет и соблюдение технологии монтажа головки, и нормальная работа помпы, термостата, отсутствие накипи в системе охлаждение, а также заправка автомобиля качественным топливом, правильная регулировка агрегата.

Неисправности ГБЦ

По факту, головка блока цилиндров является большим металлическим блоком сложной формы. Главным дефектом такого блока является появление трещин. Так как головка включает в себя множество сопутствующих деталей и элементов, обычно специалисты, говоря о неисправностях ГБЦ, подразумевают что-то из следующего:

  • Срыв резьбы под свечи;
  • Поломка пружин, рокеров, клапанов, компенсаторов;
  • Нарушение герметичности вследствие дефекта прокладки ГБЦ;
  • Появление трещин на самой ГБЦ;
  • Износ постелей под распределительным валом;
  • Выпадение седла клапана;
  • Попадание выхлопных газов в систему охлаждения через образовавшееся в нижней части ГБЦ отверстие.

Что касается дефектов непосредственно ГБЦ (трещин, отверстий), то они не всегда говорят о необходимости замены всей головки. Например, если появилась трещина между рубашкой охлаждения и камерой сгорания, ремонт зачастую не является целесообразным. Трещины вне газового в подавляющем большинстве случаев удается заварить. Износ постелей под распредвал можно устранить посредством восстановления бронзовыми втулками.

При несвоевременном обращении к специалисту повреждения ГБЦ могут стать настолько серьезными, что весь узел начнет быстро разрушаться и потеряют всякую ремонтопригодность. В большинстве случаев выходят из строя клапаны. Как показала практика, при неполном закрытии клапана поршень бьется о тарелку клапана, вследствие чего клапан деформируется и нарушается его плотное прилегание к седлу. Далее, появляются дефекты головки цилиндров, поршневой группы и клапанов. Одна из поршневых групп со временем полностью выходит из строя и двигатель начинает работать в ненормальном режиме. Решить проблему проще всего на первых этапах ее появления. Заметьте, что даже после ремонта к двигателю нужно «прислушаться» – если он работает неустойчиво, необходимо как можно скорее обратиться к специалисту. Если ремонт был сделан неквалифицированным специалистом, притирка деталей проблему не решит, что бы этот специалист не утверждал.

Обратите внимание, что вне зависимости от сложности ремонта ГБЦ агрегат должен быть тщательно отшлифован и, опционально, фрезерован. Обязательной является шлифовка привалочной плоскости головки. Если за восстановление и ремонт возьмется квалифицированный специалист, то он с высокой вероятностью сможет восстановить деталь практически до ее первоначального состояния. Вся работа займет много времени. Также автолюбителю не стоит забывать о том, что при покупке новой прокладки ГБЦ нужно отдавать предпочтение изделиям известных производителей или же оригиналам.

Различные виды конструкций блоков цилиндров

У алюминиевых блоков цилиндров различные концепции и способы изготовления конкурируют друг с другом. При определении параметров блоков

цилиндров соответствующие технические и экономические преимущества и недостатки должны тщательно взвешиваться друг относительно друга.

Нижеследующие главы дают обзор различных видов конструкций блоков цилиндров.

Монолитные блоки

Под монолитными блоками понимаются конструкции блоков цилиндров, которые не имеют ни мокрых гильз, ни привёрнутых основных плит в форме корпуса коренных подшипников – опорной плиты (Bedplate) (изобр. 1). Для получения определённых поверхностей или прочности монолитные блоки могут иметь, однако, соответствующие заливаемые части в зоне отверстий цилиндров (вставки из серого чугуна, LOKASIL®-Preforms), а также заливаемые части из серого или ковкого чугуна и усиления волокном в зоне отверстий под коренные подшипники. Последние, однако, не отражают ещё состояния техники.

Изображение 1
PSA 4 Zyl. (ряд)

О гильзе

Это неотъемлемая составляющая любого двигателя внутреннего сгорания с чугунным или алюминиевым блоком. Гильза является съемной втулкой, что устанавливается в блок цилиндров. Она выполняет роль стенок, в которых двигается поршень. Размеры гильзы определяют рабочий объем цилиндра и камеры сгорания. Процесс установки данной втулки в блок называется гильзовкой. Операция производится после тщательной подготовки, с применением специального оборудования.

Разновидности

Существует несколько типов гильз:

  • Сухие.
  • Мокрые.

Первый устанавливается в блок двигателя, который не имеет контакта с охлаждающей жидкостью.
Мокрые гильзы с одной стороны вступают в контакт с антифризом. Такие элементы оснащены специальными прокладками, которые исключают утечку жидкости из системы охлаждения и ее проникновение в цилиндр. Также данный уплотнитель предотвращает прорыв отработавших газов в СОД.

Основные требования к гильзам:

  • Устойчивость к перепадам температур.
  • Коррозионная защита.
  • При подборе данных элементов, обращают внимание на толщину стенок цилиндров, их эллипсность и конусность. Учитываются допуски под расточку гильзы после ее установки в двигатель.

    Характеристика работ

    Что это за операция? Гильзовка блока цилиндров – это комплект работ при капитальном ремонте, который подразумевает устранение дефектов ДВС, что образовались в процессе его эксплуатации. Еще один схожий вид работ – расточка цилиндров.
    Операция позволяет восстановить нужные параметры зазоров относительно стенок цилиндра путем снятия некоторого слоя металла. Расточка производится до определенного ремонтного размера.

    В каких случаях применяется?

    Гильзовка блока цилиндров используется в тех случаях, когда глубина дефектов стенок не позволяет произвести расточку. То есть, повреждения настолько велики, что их невозможно подогнать под последний ремонтный размер. Некоторые двигатели изначально не предназначены для установки поршней ремонтного размера. В таком случае блок восстанавливается путем гильзовки.

    Что подлежит ремонту в блоке цилиндров?

    В ходе проведения ремонта, рекомендуется применение специального оборудования, которое представляет собой расточной станок. Тем не менее, нельзя исключать и пользование ручными средствами, такими, как дрель. Для этого необходимо соорудить специальную насадку для расточки каналов блока цилиндров.

    Перед началом выполнения работ, необходимо оценить состояние БЦ, найти неисправности и провести соответствующий ремонт.

    1. Выработка поверхности рабочей части цилиндров. Является самым известным дефектом и встречается довольно часто. Устраняется путем расточки цилиндров и последующего шлифования. Таким образом, можно избавиться от различных царапин и впадин на поверхности цилиндра, которые мешают нормальному функционированию узла.

    Естественный износ цилиндров происходит по причине длительной эксплуатации автомобиля. Данное явление неизбежно и, чаще всего, возникает в верхней мертвой точке. Однако, есть и другой вид износа, который появляется из-за зазоров в подшипнике коленчатого вала. Деталь начинает болтаться, а вместе с ней и шатуны, которые с помощью поршней наносят повреждения цилиндрам блока.

    2. Надлом или обрывы шатунов. Это очень серьезная неисправность, которая происходит из-за плохой смазки шатунного подшипника. Он разбалтывается и в конечном итоге нарушает структуру шатуна, что приводит к многочисленным разрушениям как внутри цилиндров, так и самого коленчатого вала. Неисправность исправляется расточкой цилиндра и заменой поврежденных деталей.

    3. Повреждения клапана. Происходит из-за разрушения седла и дает начало появлению на поверхности верхней части цилиндра различных дефектов. Имеет, также неблаготворное влияние и на головку блока цилиндров.

    4. Трещины и задиры в гильзе. Является самой редкой неисправностью и происходит по причине неправильной затяжки болтов головки блока.

    Скрытые неисправности блока

    Есть ряд повреждений, которые невозможно обнаружить невооруженным глазом. Если вы их не найдете, это значит, что после ремонта блока, спустя 10 тысяч километров, вы можете столкнуться и с другими проблемами двигателя, которые быстро выведут его из строя.

    1. Деформация. Данная неисправность, чаще всего, происходит по вине автомобильных конструкторов, которые не провели специальные мероприятия по снятию внутреннего напряжения чугуна. Чтобы исправить данный дефект, необходимо нагреть двигатель до специальной температуры и сразу же произвести механическую обработку.

    Помимо этого, деформация блока цилиндров может произойти из-за неравномерного, по всему объему, нагрева блока, что также происходит по вине производителя.

    2. Трещины в блоке. Такая проблема достаточно распространенная и узнать о ней очень трудно, так как данные трещины невидимы не вооруженным глазом. Трещина в блоке может возникнуть при перепадах температур (например, если вылить холодную воду на горячий двигатель) или при замерзании и расширении воды внутри блока.

    В последнем случае, обнаружить трещину очень легко, так как она будет иметь большие размеры, и дальнейшая эксплуатация двигателя станет невозможной. После этого, блок ремонту не подлежит и его необходимо заменить целым аналогом.

    После исправлений деформации двигателя, необходимо провести ремонт постели, предназначенной для крепления подшипника коленчатого вала. Хотя, чаще всего, он становится необходимым, если был выведен из строя подшипник коленчатого вала.

    Если вы случайно испортили резьбу отверстий для болтов и шпилек, то восстановить их трудоспособность не составит труда. Для этого просверлите отверстие и избавьтесь от старой резьбы. После этого, с помощью метчика нарежьте новую резьбу и подгоните другую шпильку.

    Как видите, на теории ремонт блока цилиндров выглядит легко и просто, однако, там есть некоторые мелкие проблемы, которые подлежат ремонту только на специальном оборудовании. Если вы не имеете таких приспособлений, то лучше отвезти деталь к опытному мастеру.

    Почему появляются задиры?

    Причин этому явлению несколько:

    • Естественный износ. В данном случае задиры возникают не раньше, чем через 200 тысяч километров. Нередки случаи, когда дефекты отсутствовали спустя 500 и более тысяч километров.
    • Несвоевременная замена масла или езда с низким уровнем. В результате, теряется эластичность пленки и двигатель работает «на сухую». Кольца трутся о поверхность стенок, образовывая задиры. Специалисты рекомендуют производить замену масла каждые 10 тысяч километров.
    • Нарушение температурного режима двигателя. Это может спровоцировать не только царапины на стенках цилиндров, но и дефекты головки блока.
    • Проникновение в камеру инородных предметов. Это может быть пыль от грязного воздушного фильтра. Иногда – металлическая стружка от забитого масляного фильтра. Чтобы не допустить этого, меняйте данные расходники раз на 10 тысяч километров.
    • Использование топлива с ненадлежащим октановым числом. Может повлечь за собой детонацию, задиры и прогар клапанов.

    Особенности

    Процедура замены мокрых гильз на порядок проще, нежели сухих. Не обязательно менять все элементы. Достаточно заменить лишь одну поврежденную гильзу. Количество изношенных гильз и их состояние определяется нутромером.

    Что касается типа материала, здесь есть свои отличия. Так, гильзовка чугунного блока цилиндров выполняется втулками из легированного чугуна. Но постепенно производители переходят на алюминиевые блоки. Ярким примером тому служит «Фольксваген» и «Шкода». Гильзовка алюминиевого блока цилиндров производится втулками на основе данного металла с добавлением дополнительных компонентов. Это позволяет создать устойчивое покрытие на стенках.
    Перед запрессовкой втулок в обоих случаях выполняют расточку цилиндров. В ходе данной операции мастер создает правильную геометрию посадочного гнезда для гильзы. В случае малейших отклонений возможно образование эллипса. Из-за этого могут возникать задиры, жор масла и низкая компрессия на только что отремонтированном моторе.

    Далее переходят к гильзовке блока цилиндров. Операция выполняется «на горячую», в несколько этапов. Сначала блок цилиндров нагревают до температуры 150-160 градусов Цельсия. Затем берут гильзу и охлаждают ее. Элемент обрабатывают в жидком азоте при температуре -195 градусов. На следующем этапе гильзу покрывают спецсредством, которое не позволит конденсату образовываться на стенках. После этого охлажденную втулку помещают в горячий блок. За счет разницы температур, втулка идеально входит в свое посадочное гнездо.

    Данный метод гильзовки блока цилиндров является самым быстрым и оптимальным по качеству. В результате работ удается достичь высокой плотности посадки и нужного натяга в месте соприкосновения втулки с блоком.

    Источники


    • https://auto-ru.ru/blok-wbkbylhjd.html
    • https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%BB%D0%BE%D0%BA_%D1%86%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%B2
    • https://techavangard.ru/what-is-made-of-the-engine-block-the-engine-cylinder-block-is-the-place-where-the-crankshaft-is-spinning-madly/
    • https://TechAutoPort.ru/dvigatel/mehanicheskaya-chast/blok-cilindrov-i-golovka-bloka-cilindrov.html
    • https://zen.yandex.ru/media/id/5c7d2c2eeada0500b2d920cf/golovka-bloka-cilindrov-samoe-vajnoe-ob-ustroistve-ekspluatacii-i-neispravnostiah-5ccc346397408300b318fa89
    • https://myavtoreviews.ru/blok-cilindrov-dvigatelja/
    • https://focusello.ru/blok-cilindrov/vidy-blokov-tsilindrov.html
    • https://VipWash.ru/dvigatel/remont-bloka-cilindrov-svoimi-rukami

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Ремонт автомобиля, решение проблем с авто