Блок цилиндров: как он появился, развивался и зачем вообще нужен

Содержание

Устройство блока цилиндров двигателя: просто о сложном. Блок цилиндров двигателя

Блок цилиндров: как он появился, развивался и зачем вообще нужен

РазноеБлок цилиндров двигателя

Блок цилиндров – это основа двигателя внутреннего сгорания, так как в нем размещаются все важнейшие узлы и агрегаты двигателя. Именно на эту деталь приходится большая часть нагрузок (до 50 процентов). Поэтому блок цилиндров (ВАЗ 2114 в том числе) должен изготавливаться из максимально прочной и износостойкой стали, на специальных высокоточных станках.

Функции

Данный механизм выполняет сразу несколько функций: является основой для навесных частей мотора (ГБЦ, картер и т.д.), а также служит корпусом для размещения всех деталей двигателя.

Материал

Большая часть современных автомобилей укомплектовывается чугунными блоками цилиндров. Чугун разбавляется никелевыми и хромовыми добавками, благодаря чему становится прочным и износостойким. Основными преимуществами данного материала являются его стойкость к перегреву и жесткость, которая нужна при высокой степени форсировки мотора.

Единственным недостатком чугунного блока является его тяжелый вес, за счет которого существенно ухудшается динамика автомобиля. Чтобы разогнать машину до нужной скорости, двигателю приходится вырабатывать больше мощности, а это, в свою очередь, влечет повышенный расход бензина.

Но, как правило, автомобиль теряет не более 1-2 процентов от общего количества потребляемого топлива.

Алюминий является менее популярным материалом для изготовления данных изделий. Ярким примером применения алюминиевых блоков являются отечественные ГАЗели и некоторые модели Жигулей.

Основные преимущества данного материала заключаются в его легком весе и лучших свойствах охлаждения.

Однако вместе с этим автолюбители отмечают проблему с поиском необходимого материала, из которого изготавливается цилиндр.

Устройство механизма

Конструкция блока цилиндров предполагает размещение следующих деталей:

  • цилиндры двигателя;
  • ГБЦ;
  • картер.

А теперь более подробно об этих устройствах. Цилиндры двигателя включают в свой состав специальные гильзы, которые могут впрессовываться непосредственно в блок цилиндров (чаще всего в алюминиевых устройствах) либо быть съемными (в случае с чугунным механизмом). В свою очередь, съемные инструменты подразделяются на «сухие» и «мокрые».

ГБЦ представляет собой комплекс деталей, которые располагаются в верхней части устройства. В головку блока входит рубашка охлаждения, каналы смазки, а также отверстия для свечей (если это бензиновый) и форсунок (если это дизельный двигатель).

Также в ГБЦ есть отверстия впускного и выпускного клапана. Между головкой и самим блоком есть небольшой соединительный зазор, в котором размещается прокладка блока цилиндров.

При несвоевременной ее замене мотор начинает терять свою мощность и тягу, при этом повышается риск выхода из строя других деталей.

Картер – это основная комплектующая часть такой детали, как блок цилиндров. Она представляет собой корпус для КШМ. Снизу картер закрепляется специальным поддоном. Относительно блока двигателя внутреннего сгорания располагается в нижней части.

.ru

Блок цилиндров двигателя — это деталь 2-х и более цилиндровых поршневых двигателей. Блок цилиндров выполняет две основные функции: он является корпусом для размещения всех узлов, механизмов и деталей двигателя. Второе – блок цилиндров основа для навесных частей двигателя: картер, головка блока цилиндров.

Материал изготовления блока цилиндров

Чугун – традиционный материал, из которого до недавнего времени изготавливались блоки. Чугун применяется с добавками: никель, хром. Положительные качества чугунного блока цилиндров: меньшая чувствительность к перегреву, жёсткость, необходимая при высокой степени форсировки двигателя.  Минус – большая масса, которая влияет на динамику легкового автомобиля.

Алюминий – занимает второе место в изготовлении блоков цилиндров. Положительными качествами алюминиевого блока являются: лёгкость и лучшее охлаждение. Как недостаток отмечается проблема с подбором материала, из которого должен выполняться цилиндр.

В современных условиях, для изготовления цилиндров в алюминиевые блоки цилиндров двигателя разработаны технологии:  Locasil – запрессовка гильз из алюминий — кремния, Nicasil – в виде никелевого покрытия на алюминиевой поверхности блока цилиндров.

Недостатком никасиловой технологии считается то, что при прогаре поршня или обрыве шатуна, никелевое покрытие выходит из строя и блок цилиндров не подлежит ремонту. Он меняется в сборе. В отличие от чугунного, который подвергается расточке и гильзованию ремонтным комплектом.

Блок цилиндров из магниевого сплава сочетает в себе твердость чугунного, и лёгкость алюминиевого. Но, такой блок очень дорогое удовольствие и на конвейерном производстве не применяется.

Каждый из материалов имеет свои плюсы и минусы, поэтому однозначно заявлять какой из них лучше, некорректно.

Основные требования к блоку цилиндров двигателя

  • отверстия всех постелей должны обеспечивать соосность;
  • постели должны иметь одинаковый диаметр. Исключение составляют специальные конструкции;
  • оси постелей и плоскости блока цилиндров должны быть идеально параллельны.

Обзор основных деталей блока цилиндров

Цилиндр двигателя. Основной деталью цилиндра двигателя является гильза. Применяются два типа гильз:

  • гильзы, впрессованные непосредственно в блок цилиндров. Как правило, в алюминиевых блоках;
  • съёмные гильзы, которые подразделяются на «мокрые» и «сухие».

Головка блока цилиндров. В её состав входят: камера сгорания, места крепления ГРМ, рубашка охлаждения и каналы смазки, резьбовые отверстия для свечей (форсунок), отверстия для впускных и выпускных каналов.

ГБЦ крепится к блоку цилиндров сверху. Отдельным пунктом нужно отметить технологию крепления ГБЦ к блоку цилиндров. Она требует специальных болтов крепления и выполнения инструкций производителя. Затяжка ГБЦ производится только при помощи динамометрического ключа с соблюдением рекомендуемых параметров момента затяжки и схемы затяжки болтов.

Картер двигателя. В ДВС картер является частью блока цилиндров. Снизу картер закрывается поддоном. По сути, картер – это корпус для кривошипно-шатунного механизма. Крепится к блоку цилиндров снизу.

Удачи вам при изучении и эксплуатации блока цилиндров двигателя.

Источник: http://www.roadpart.ru/raznoe/blok-cilindrov-dvigatelya.html

Расточка блока цилиндров. Зачем нужно двигателю и можно ли сделать своими руками + подробное видео

Блок цилиндров: как он появился, развивался и зачем вообще нужен

Ко мне на блог часто приходят вопросы касательно силового агрегата, а именно его расточки. Новичкам не совсем понятно — зачем вообще происходит этот процесс, что он дает и сколько раз можно делать.

Лично я, когда то сам лично перебирал мотор, нам приходилось точить блок и после этого «гильзовать», все это было на моем МОСКВИЧЕ 2140.

В современных же реалиях при совершенно другом уровне смазывающих и охлаждающих жидкостей, такие ремонты ОЧЕНЬ редки, сейчас это делается больше для тюнинга, однако все по порядку …

Для начала небольшое определение

Расточка блока – это процесс физической проточки стенок цилиндров двигателя (на специальных станках) для восстановления правильной (почти идеальной) геометрической формы.

Делается при капитальных ремонтах мотора, либо для тюнинга в основном для увеличения мощности.

Для чего делается

Как я писал раньше (лет так 20 – 30 назад), основная задача это был ремонт. Стоит отметить, что силовой агрегат и все его основные части испытывают постоянные нагрузки, это – цилиндры, поршни, кольца, коленвал, распределительный вал (валы), клапана, вкладыши и т.д.

Особенно сильные нагрузки у поршня, он трется об цилиндр блока, причем этот процесс повторяется сотни — тысячи раз всего за одну минуту. Здесь идет максимальный износ, металл стенок стачивается, блок начинает терять свою первоначальную круглую форму. Если утрировать он становится — овальный, а не круглый.

Прилегание поршней (а именно его колец) к стенкам начинает ухудшаться, соответственно горючая смесь или отработанные газы начинают поступать в картер, а масло наоборот в рабочую камеру – падает мощность, силовой агрегат начинает «жрать масло»! Из глушителя начинает лететь сизый (синеватый) дым.

Это первые звоночки.

Справедливости ради, иногда залегают компрессионные кольца, тут также упадет компрессия и повалит дым, однозначно нужно будет вскрывать мотор и разбираться

Раньше не было нормальных масел, зимой они дико густели, летом пригорали, смазывающие способности были низкие — моторы приходилось «капитались» уже через 30 – 50 000 пробега, а грузовые итого чаще.

Зимой (как ни странно) агрегаты перегревались, все потому что опять же не было нормальных ТОСОЛОВ или антифризов, лили воду которая замерзала, образовывала пробки тут и до перегрева недалеко, пусть локального, пусть не на долго – НО ЭТОГО ХВАТАЛО.

Сейчас технологии шагнули ДАЛЕКО вперед. Есть различные полусинтетические или синтетические составы, не только масел, но и охлаждающих жидкостей. Поэтому сейчас двигатель ходит долго! Ресурс от ремонтов увеличился в разы, если не в десятки раз.

Конечно через 250 000 (в среднем) километров все равно предстоит ремонт, но просто вдумайтесь какой это пробег! В средних городах редко когда наезжают 15 000 в год, таким образом 250 000 хватит примерно на 15 лет.

Первая причина – как вы догадались ремонт, если есть возможность (про это чуть ниже) овальную форму или задиры внутри цилиндра убирают путем расточки, ставят больше поршни и мотор живет еще долгие тысячи километров.

Вторая причина – это банально увеличения объема. Опять же если позволяет блок (а точнее его стенки) происходит расточка, устанавливаются поршни больше диаметра, они имеют большую способность засасывать воздушно-топливную смесь.

Если утрировать поршень диаметром в 79,8 мм, засосет гораздо меньше, чем с диаметром в 82 мм. Топливо сгорает больше, а соответственно давление воспламененной смеси на поршень выше, вот вам и увеличение мощности.

ДЕЛАЮТ в основном тюнеры для прокачки своих «железных» коней.

Алюминий и чугун

Прежде чем вам рассказывать про сам процесс, стоит упомянуть — есть различные материалы для изготовления блоков. Это чугун (он появился первым) и алюминий. Про них у меня будет отдельная статья, сегодня же я просто расскажу какие можно ТОЧИТЬ, А КАКИЕ НЕТ!

Чугун – практически идеальный вариант, дешевый, надежный, долговечный. Ходят долго, причем зачастую поддаются проточке. Снимаем нужный размер, ставим новые ремонтные поршни, и мотор опять в строю.

Однако они имеют и существенные минусы – это вес (он в три раза тяжелее, чем алюминий), теплоотвод (нужно больше ходов и каналов, чтобы эффективно его охлаждать), и коррозия (от длительного простоя стенки могут ржаветь).

Алюминий – он легкий, лучший теплоотвод, не подвержен коррозии.

Большой плюс это его вес, сейчас многие производители гонятся за понижением веса своих авто, алюминиевый вариант дает им большую экономию, а значит и меньший расход топлива автомобиля. НО этот металл мягкий и недолговечный по сравнению с чугуном.

Для лучшей износоустойчивости внутренние стенки покрываются специальным налетом с большим содержанием кремния. ТОГДА и только тогда моторы могут работать достаточно длительное время.

ПОЭТОМУ алюминиевые моторы – зачастую не протачиваются, многие мастера их называют одноразовыми! Потому что нельзя снимать прочный верхний слой в цилиндрах

Как происходит процесс растачивания

Он проще, чем кажется на первый взгляд. ОДНАКО своими руками сделать у вас вряд ли что-то получится. Двигатель разбирается полностью, РАСТАЧИВАТЬ на машине не получится. Блок снимается и крепится на станину специального станка, причем крепят его по уровню!

Если процесс расточки выполняется для ремонта, то есть присутствует большой износ (образовался эллипс), тогда производится ряд измерений, при помощи микрометрических стрелочных приборов — сколько нужно снимать со стенок. И ВООБЩЕ ВОЗМОЖНО ЛИ ЭТО или сразу же нужно настраиваться на «ГИЛЬЗОВКУ».

Далее на вертикально – расточном станке выполняются работы. ЗАПОМНИТЕ НУЖНО ИСКАТЬ высококвалифицированного мастера с хорошим оборудованием, а не которое разваливается на части и не может держать нужный ТОЧНЫЙ размер.

Далее мастер набивает — либо зеркало внутри цилиндра, либо делает хонингование (это финишная обработка стенок, чтобы убрать все риски и задиры, для того чтобы стенки и кольца быстрее притерлись друг к другу), делается сначала крупным абразивом, затем мелким. И у того и у другого метода есть свои поклонники, какой из них выбрать дело каждого, споры не утихают до сих пор.

И заключительный этап это сборка. Уже под ремонтные размеры покупаются запчасти, а именно поршни, кольца все это в последующем устанавливается, подсоединяется к коленчатому валу и собирается двигатель целиком.

Все так просто когда нет необходимости гильзования, а вот тут то не все так просто.

Гильзы как способ ремонта

И в чугунных и алюминиевых блоках, есть такое понятие как «ГИЛЬЗОВКА», то есть устанавливаются специальные гильзы – это цилиндрические (как правило — чугунные) полые части похожие на большой кусок трубы.

Они запрессоваются в блок мотора под температурой и прочно сидят на своем месте. Основное назначение сделать мотор прочнее (в случае с алюминиевым вариантом), придать конструкции ремонтопригодность, увеличить ресурс.

Гильзы могут быть из высокопрочного легированного серого чугуна, а также из обычного (стоит отметить варианты с тонкими стальными гильзами такое тоже есть, пример — машины фирмы ISUZU), есть и алюминиевые варианты, но они не так часто распространены.

Большим плюсом является то — что при износе гильзы, она как бы берет весь удар на себя. Вы ее просто вытаскиваете (вытачиваете), ставите ремонтную, или даже такую же по размерам. Меняете поршни и кольца (скорее всего, нужен будет ремонт). И мотор опять работает в штатном режиме.

Однако есть двигатели, которые не «гильзуются» с заводов как алюминиевые, так и чугунные.

Если чугунный блок мы можем расточить, а также «прогильзовать» вариантом серого чугуна — поставить поршни больше (или такие е же) и кататься дальше — потому как нет разницы теплового расширения металла.

То вот алюминий из-за своей сложной технологии изготовления такому зачастую не подвластен. Возникает справедливый вопрос – а можно ли поставить в него гильзы?

Алюминиевый блок и гильзы

Ребята это ОЧЕНЬ обширная тема, возможно, я напишу про нее чуть позже. А пока дам вам понять несколько основных постулатов.

Алюминиевые варианты, действительно зачастую не рекомендуется растачивать (хотя не все) и дело тут вот в чем. Для начала разберем технологию изготовления современных блоков:

  • При отливке на заводе устанавливаются тонкостенные тонкие чугунные гильзы, толщина стенки 2 – 3 мм. Такие варианты получили название «сухие с чугунными гильзами». Расточка такого варианта допустима, причем под них выпускаются ремонтные поршни и кольца. Устанавливаются на такие машины как – VOLVO, Land Rover, HONDA, SUBARU, NISSAN, SUZUKI и некоторые другие.
  • Цельноалюминиевые моноблоки по технологии SILUMAL (разработана фирмой MAHLE). Здесь идет литой алюминиевый корпус, но стенки изнутри подвергаются сложной химико-термической обработке, после которой на стенках образуется высокая концентрация кремния, этот материал не дает кольцам и поршням быстро изнашивать стенки и ресурс вырастает до 150 – 200 000 км. Слой достаточно толстый и его также можно НЕМНОГО растачивать, для таких моторов выпускается ремонтные комплекты с увеличение размера цилиндра на 0,5 – 1мм. Такие варианты устанавливаются на многие модели Mercedes, BMW, AUDI, PORSCHE и некоторые другие авто.
  • Моноблочная технология NICASIL. Здесь также на поверхность стенок цилиндра наносится прочное покрытие только из смеси никеля и карбида кремния. Оно намного тоньше, чем предшественник, а поэтому не ремонтируется! Производитель не заложил ремонтных возможностей, также не предоставляет ремкомплектов. Устанавливаются на некоторые модели BMW и другие.

«Сухие гильзы» и SILUMAL достаточно ремонтнопригодны, то есть если у вас упала компрессия в виду износа от большого пробега, то вы легко можете снять 0,5 – 1 мм поставить ремонтную поршневую группу и кататься дальше.

ТАКЖЕ для некоторых вариантов SILUMAL производители выпускают ОРИГИНАЛЬНЫЕ алюминиевые гильзы, нужны они, когда расточка будет больше 1мм.

Правда стоимость их просто зашкаливает до 200 ЕВРО за одну, зато исключительное соотношение металлов и возможность полного восстановления (также в некоторых случаях можно купить одну штуку в один цилиндр).

ИСКЛЮЧЕНИЕМ может быть только то, что стенка блока очень сильно повреждена, на глубину большую, чем возможна ремонтная расточка. Однако такие блоки бывает уже ничем не спасти, бывают фатальные повреждения, например повернуло поршень.

NICASIL – восстановить фактически не возможно! То есть как заверяет производитель это фактически одноразовый мотор. Как писал — выше у него нет одобренных заводом-изготовителем запчастей.

Но в какой стане мы живем, есть куча компаний которая делает именно для Nicasil гильзы, причем чугунные с малой стенкой (2 – 3 мм), есть и мастера которые могут все это дело совместить! Правда при этом нужно помнить о тепловых расширениях и различных металлах. Скорее всего, дядя Вася в гараже сделать качественно, это не сможет.

Однако цены на новые блоки, если взять топовые BMW могут доходить до 5000 – 7000 ЕВРО, заставляют искать таких мастеров.

Вот такой вот большой материал, если сложно читать, то посмотрите видео версию, в ней более подробно и просто.

НА этом заканчиваю, думаю было полезно ИСКРЕННЕ ВАШ АВТОБЛОГГЕР

Источник: http://avto-blogger.ru/dv/rastochka-bloka-cilindrov.html

Блок цилиндров двигателя: пристанище для поршней и шатунов

Блок цилиндров: как он появился, развивался и зачем вообще нужен

Блок цилиндров двигателя – самая большая массивная деталь корпуса ДВС, условно его можно считать корпусом. Он – опора для подвижных узлов кривошипно-шатунного механизма, в нем располагаются цилиндры, к нему крепятся навесные агрегаты, например, стартер, генератор и т. п.

В этой статье мы расскажем историю создания блока цилиндров, из каких материалов он изготавливается и из каких деталей состоит.

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.

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.

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.

Цилиндр двигателя

Основная деталь цилиндра двигателя – гильза.

Существуют гильзы двух типов:

  • впрессованные гильзы, (в алюминиевом блоке);
  • съёмные гильзы – они бывают «мокрыми» и «сухими».

Головка блока цилиндров – ГБЦ

Она закреплена сверху конструкции направляющими шпильками и болтами крепления ГБЦ. Очень важная деталь – прокладка блока, она расположена между ГБЦ и самим блоком. Изготавливают ее из асбестометалла, металла, а может быть безасбестовой.

ГБЦ состоит из: камеры сгорания, мест крепления ГРМ, рубашки охлаждения, каналов для смазки, резьбовых отверстий свечей (форсунок), отверстий впускных и выпускных каналов.

Отдельно стоит упомянуть технологию крепления ГБЦ. Для этого используются специальные болты крепления, а сама операция выполняется согласно инструкциям производителя. В частности затягивать головку нужно динамометрическим ключом с соблюдением момента затяжки и пользуясь схемой затяжки болтов.

Картер двигателя

Картер считается частью блока, и крепится к нему снизу. Закрывается поддоном. То есть, картер – можно назвать корпусом кривошипно-шатунного механизма.

В корпусе блока цилиндров также есть отверстия и каналы для смазки и охлаждения. Сливная пробка нужна, чтобы осуществить слив охлаждающей жидкости. Моторное масло, сливается после извлечения пробки в поддоне картера.Предусмотрено место для привода распределительного вала. Спереди оно закрыто крышкой блока цилиндров. Внизу размещены опоры коренных подшипников коленчатого вала.

Теперь, когда вы сами познакомились с конструкцией блока цилиндров двигателя, поделитесь новыми знаниями с друзьями в соц.сетях. Пусть тоже подпишутся на наш блог, и знакомятся с увлекательным миром автотехники.

Рекомендует еще посмотреть статейки про Шатун, Поршень и Коленчатый вал. Интересно!!!

До новых встреч!

Источник: https://auto-ru.ru/blok-wbkbylhjd.html

Различные виды конструкций блоков цилиндров

Блок цилиндров: как он появился, развивался и зачем вообще нужен

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)

Блоки из двух частей (с опорной плитой)

У данной конструкции крышки коренных подшипников коленчатого вала размещены совместно в отдельной опорной плите (изобр. 2).

Опорная плита соединена резьбовыми соединениями с картером и усилена залитым в алюминий шаровидным графитом с целью уменьшения люфта в коренных подшипниках, соответственно, чтобы компенсировать большее удельное температурное расширение алюминия.

Таким путём достигаются чрезвычайно жёсткие конструкции блоков цилиндров. Как и у монолитных блоков цилиндров, здесь в зоне отверстий цилиндров могут также быть предусмотрены заливаемые части.

Изображение 2 Audi V8

Конструкция “Open-Deck” с отдельными, свободно стоящими цилиндрами

У данной конструкции рубашка охлаждения открыта к плоскости разъёма головки блока цилиндров, и цилиндры стоят свободно в блоке цилиндров (изобр. 3). Перенос тепла от цилиндров к охлаждающему веществу, благодаря омыванию со всех сторон, равномерный и выгодный.

Относительно большое расстояние между цилиндрами влияет, однако, у многоцилиндровых двигателей отрицательно на их конструктивную длину. Благодаря открытой кверху, относительно просто сконструированной полости для охлаждающего вещества, при изготовлении можно отказаться от применения песчаных стержней.

Поэтому блоки цилиндров могут изготавливаться как методом литья под низким давлением, так и литьём под давлением.

Конструкция “Open-Deck” с вместе отлитыми цилиндрами

Логическим выводом для уменьшения конструктивной длины блоков цилиндров со свободно стоящими цилиндрами является уменьшение расстояния между цилиндрами. Из-за сдвигания цилиндров они должны быть, однако, исполнены в совместной отливке (изобр. 4).

Это положительно влияет не только на конструктивную длину двигателей, но при этом увеличивается и жёсткость в верхней части цилиндров. Таким путём, можно, напр., у шестицилиндрового рядного двигателя сэкономить 60-70 мм на конструктивной длине. Перемычка между цилиндрами может быть при этом уменьшена на 7-9 мм.

Данные преимущества перевешивают тот недостаток, что при охлаждении рубашка охлаждения между цилиндрами получается меньше.

Изображение 4 Volvo 5 Zyl. (Diesel)

Конструкция “Closed-Deck”

При данной концепции блока цилиндров, в противоположность конструкции “Open-Deck”, верх цилиндров до отверстий для входа воды со стороны головки блока цилиндров закрыт (изобр. 1). Это влияет особенно положительно на уплотнение головки блока цилиндров.

Преимущества данной конструкции имеются, в особенности, и тогда, если существующий блок цилиндров из серого чугуна должен быть переведён в алюминий.

Из-за сравнимой конструкции (уплотняемая поверхность головки блока цилиндров) головка блока цилиндров и уплотнение головки блока цилиндров не должны претерпеть никаких изменений, соотв., только незначительные.

По отношению к конструкции “OpenDeck” исполнение “Closed-Deck”, естественно, труднее изготовить. Причиной является закрытая рубашка охлаждения и из-за этого необходимый песчаный стержень рубашки охлаждения.

Также выдерживание узких полей допусков толщины стенок цилиндров усложняется при применении песчаных стержней.

Блоки цилиндров “ClosedDeck” могут изготавливаться как методом свободного литья в формы, так и методом литья под низким давлением.

По причине соместно отливаемых цилиндров и возникающей благодаря этому более высокой жёсткости в верхней части цилиндров данная конструкция имеет, по сравнению с конструкцией “Open-Deck”, большие резервы нагрузки.

Изображение 1 Mercedes 4 Zyl. (ряд)

Алюминиевые блоки цилиндров с мокрыми гильзами

Данные блоки цилиндров изготавливаются большей частью литьём из более дешёвого алюминиевого сплава и оснащаются мокрыми гильзами цилиндров из серого чугуна.

Предпосылкой применения данной концепции является овладение конструкцией “Open-Deck” со связанной с ней проблематикой уплотнения. При этом речь идёт о конструкции, которая больше не применяется при серийном изготовлении двигателей легковых автомобилей.

Типичным представителем производства KS был V6- блок PRV (Peugeot/Renault/Volvo) двигателя (изобр. 2).

Такие блоки цилиндров применяются в настоящее время только в спортивном и гоночном двигателестроении, где проблема затрат отступает, скорее, на второй план. Там применяются, однако, гильзы не из серого чугуна, а высокопрочные мокрые алюминиевые гильзы с рабочими поверхностями цилиндров, покрытыми никелем.

Изображение 2 PRV V6

Исполнения рубашки охлаждения

При переходе от блоков цилиндров из серого чугуна к блокам из алюминия стремились ранее к тем же конструктивным размерам при исполнении из алюминия, которые уже существовали в исполнении из серого чугуна. По этой причине глубина рубашки охлаждения (размер “X”), окружающей цилиндр, соответствовала у первых алюминиевых блоков вначале только до 95% длины отверстий цилиндров (изобр. 3).

Благодаря хорошей теплопроводности алюминия как рабочего материала глубина рубашки охлаждения (размер “X”) смог быть выгодно уменьшен до величины от 35 до 65 % (изобр. 4).

Благодаря этому был уменьшен не только объём воды, и, тем самым, вес двигателя, но и также был достигнут более быстрый нагрев воды для охлаждения.

Благодаря укороченному, сберегающему мотор времени нагрева сокращается также время нагрева катализатора, что особенно благоприятно влияет на выделение вредных веществ.

В производственно-техническом отношении уменьшенные глубины рубашки охлаждения также принесли преимущества. Чем короче стальные литейные стержни для рубашки охлаждения, тем меньше тепла воспринимают они в процессе литья. Это сказывается как в большей стойкости формы, так и в увеличении производительности, благодаря уменьшению такта выпуска.

Изображение 3

Изображение 4

Болтовое соединение головки блока цилиндров

1. Усилие болта болтов крепления головки блока цилиндров /2. Уплотняющее усилие между головкой блока цилиндров и её уплотнением / 3. Деформация цилиндра (представлено очень утрированно) / 4. Находящаяся вверху резьба болта /5. Глубоко лежащая резьба болта

Для того, чтобы деформацию цилиндра при монтаже головки блока цилиндров поддерживать по возможности малой, бобышки под болты – утолщения для резьбовых отверстий болтов крепления головки блока цилиндров – связаны с наружной стенкой цилиндра.

Прямой контакт со стенкой цилиндра вызвал бы несравненно большие деформации при затяжке болтов. Дальнейшие улучшения даёт также глубоко лежащая резьба.

На изображениях 1 и 2 показаны различия деформаций цилиндров, получающиеся при находящейся вверху и глубоко лежащей резьбе болта.

Дальнейшие возможности – в применении заливаемых стальных гаек вместо обычных резьбовых отверстий, с целью избежать проблем перекоса и прочности (особенно у дизельных двигателей прямого впрыска). У некоторых конструкций применяются длинные стяжные болты,практически провёрнутые через плиту блока цилиндров (изобр. 3) или прямо соединённые с опорой подшипников (изобр. 4).

1. Подкладная шайба

2. Болт крепления головки блока цилиндров

3. Стальная резьбовая вставка

4. Стяжной болт

5. Крышка коренных подшипников

Изображение 3

Изображение 4

1. Подкладная шайба

2. Стяжной болт

3. Опора подшипников

4. Крышка коренных подшипников

Монтажные отверстия поршневого пальца в стенке цилиндра

У оппозитных двигателей возникают, в силу их конструктивных особенностей, при монтаже проблемы сборки поршневых пальцев одного ряда цилиндров.

Причиной этого является то, что обе половины картера должны быть соединены болтами для того, чтобы смонтировать поршни второго ряда цилиндров, соотв., соединить шатуны с соответствующими шатунными шейками.

Поскольку после соединения болтами обеих половин картера не будет больше доступа к коленчатому валу, шатуны без поршней приворачиваются к соответствующим шатунным шейкам, а поршни монтируются после соединения болтами обеих половин картера.

Недостающие ещё поршневые пальцы вдвигаются после этого через поперечные отверстия в нижней части цилиндра (изобр. 5) для соединения поршней с шатунами. Монтажные отверстия пересекают рабочие поверхности цилиндров в зоне, которую не проходят поршневые кольца.

Вентиляционные отверстия картера

Изображение 1
Изображение 2

Более новые картеры снабжаются вентиляционными отверстиями поверх коленчатого вала и под цилиндрами (изобр. 1 и 2).

Вентиляции в зоне кривошипов при вытянутых вниз боковых стенках и связанных с ними элементами жёсткости коренных подшипников препятствуется.

Благодаря вентиляционным отверстиям вытесненный воздух, который при движении поршня от верхней мёртвой точки в направлении нижней мёртвой точки находится под поршнем, может уйти в сторону и, тем самым, вытесняется туда, где поршень как раз движется в направлении верхней мёртвой точки.

Тем самым воздухообмен осуществляется быстрее и эффективнее, поскольку воздуху больше не нужно проходить длинного пути вокруг коленчатого вала. Благодаря уменьшившемуся сопротивлению воздуха достигается, кроме того, значительное увеличение мощности.

В зависимости от расстояния цилиндров до коленчатого вала, вентиляционные отверстия находятся либо в зоне прилегания коренных подшипников ниже рабочих поверхностей цилиндров, либо в зоне рабочих поверхностей цилиндров или где-либо между данными зонами.

;

Источник: http://focusello.ru/blok-cilindrov/vidy-blokov-tsilindrov.html

Гильзованный мотор: особенности гильзованных двигателей

Блок цилиндров: как он появился, развивался и зачем вообще нужен

Начнем с того, что гильзовка двигателя является решением, которое продиктовано необходимостью снизить вес силового агрегата. Еще следует отметить, что данная технология также позволяет добиться общей экономии в рамках производства ДВС. В этой статье мы поговорим о том, что значит гильзованный двигатель, а также как гильзование отражается на ресурсе и надежности мотора.

Зачем и когда моторы начали гильзовать

Итак, гильзованный мотор появился для того, чтобы добиться снижения веса двигателя. Если просто, снизить вес стало возможным благодаря тому, что при изготовлении блока цилиндров начал использоваться алюминий, а не чугун.

Дело в том, что чугун даже с учетом его прочности и дешевизны в три раза тяжелее алюминия, также отличается склонностью к образованию коррозии, имеет меньшую теплопроводность. В результате чугунные блоки требуют лучшего охлаждения, в систему необходимо заливать большее количество антифриза и т.д.

Первые попытки по внедрению алюминиевых блоков были проведены еще в 1930-е годы на некоторых спортивных авто. Такие «облегченные» двигатели представляли собой алюминиевый блок, в который вставлялись мокрые чугунные гильзы. Понятие «мокрые» означает, что между гильзой и телом блока находится ОЖ из системы охлаждения.

Далее к середине 50-х аналогичная конструкция стала использоваться не только в автоспорте, но и на конвейере. Однако в те годы полностью вытеснить чугун не удалось по причине технологической сложности процедуры гильзования, а также с учетом сниженной жесткости блока, высоких нагрузок на гильзы, быстрому прогару прокладки БЦ даже при незначительных перегревах.

К началу 1970-х стала активно использоваться практика установки в блок из алюминия «сухой»  гильзы. Такая гильза вставлена в блок, при этом каналы для антифриза в данной области отсутствуют. При этом запрессовка  разогретой чугунной гильзы в более мягкий алюминий является сложным процессом.

Еще алюминий и чугун имеют разный коэффициент температурного расширения, в результате чего возможно появление зазора между блоком и самой гильзой после выхода ДВС на рабочие температуры. Однако плюсом стала жесткость такого цилиндра. При этом показатель жесткости был не лучше, чем у чугуна, зато достигалось существенное снижение веса блока.

Дальнейшее развитие технологий привело к тому, что вместо запрессовки гильз блок цилиндров стал отливаться вокруг них. Визуально чугунная гильза стала напоминать вставку, которая вплавлена в алюминий.

Прочность была повышена, однако такие гильзы нельзя выпрессовать из блока для замены, подбора ремонтного размера и т.д. Другими словами, официально гильзованный по данной технологии блок стал непригодным для ремонта, то есть началась эра одноразовых моторов. Затем многие производители и вовсе отказались от чугунных гильз в алюминиевом блоке цилиндров.

Неремонтопригодный блок цилиндров: что нужно знать

Разобравшись с тем, что значит гильзованный двигатель и зачем нужна установка гильз, давайте рассмотрим дальнейшее развитие  технологий производства алюминиевых блоков. Вполне очевидно, что решение отказаться от чугуна и установки гильз позволяет упростить и удешевить процесс, исключить сложную запрессовку гильзы, отливку блока вокруг «стакана» и т.д.

Параллельно цельный блок из алюминия означает, что больше нет необходимости принимать в расчет температурные характеристики двух разных металлов (чугун и алюминий), позволяя добиться лучшего охлаждения цилиндров.

Единственное, алюминий как был, так и остался мягким. Это значит, что стальные поршневые кольца на поршне быстро приведут такой цилиндр в негодность. Получается,  зеркало алюминиевого цилиндра нужно сделать более прочным. Для решения задачи автопроизводители  разработали схемы обработки поверхностей цилиндров различными сверхпрочными покрытиями.

Так появился безгильзовый алюминиевый блок цилиндров. Первые серийные образцы можно было встретить еще в 1971 г. В основе  лежал алюминиевый сплав, в который добавлялся кремний (около 17%).

В двух словах, зеркало цилиндра резко и сильно охлаждали, в результате происходила кристаллизация кремния в зоне охлаждения.

Далее зону упрочнения также обрабатывали кислотами, чтобы удалить остатки алюминия на молекулярном уровне.

Результатом стала твердая стенка, по которой жесткие поршневые кольца могли свободно работать без риска повреждения зеркала цилиндра (так же, как и в чугунном блоке). Далее этот метод получил развитие. Также появились гильзы из алюминия, которые специально насыщали кремнием.

Технологии  упрочнения зеркала цилиндра кремнием в Европе получили название Silumal и Alusil.  Изготовление алюминиевых упрочненных гильз называется Locasil. Казалось бы, можно было праздновать победу над чугунном даже с учетом неремонтопригодности  таких блоков, однако на практике все оказалось иначе.

Во всех случаях алюминиевые блоки склонны сильно повреждаться от механического воздействия, в результате образуются серьезные задиры. Дело в том, что под прочным кремниевым слоем, который при этом весьма тонкий, все равно остается достаточно мягкий алюминий.

Кстати, еще одним витком эволюции стала технология упрочнения стенок цилиндра путем гальванического нанесения никеля и карбида кремния под названием Nikasil. Владельцы моделей BMW и Audi хорошо знакомы с такими блоками.

Компания БМВ затем пошла еще дальше, выпустив двигатель, который имел алюминиевые упрочненные гильзы, а остальные элементы были выполнены из магниевого сплава. Такой сплав позволил сделать двигатель еще более легким.

Сегодня также постоянно ведутся работы над созданием более совершенных технологий по нанесению упрочняющего покрытия. Например, лазерное легирование кремнием, технология плазменного напыления составов с железом, создание на стенках прочного покрытия  из титана и т.д.

Недостатки блока цилиндров из алюминия

С учетом того, что современные технологии шагнули далеко вперед, автопризводители немедленно заявили о том, что двигатели стали не только легче, но и получили увеличенный ресурс. Теоретически так и должно было быть, однако на практике все оказалось несколько иначе.

Прежде всего, хотя кремниевое покрытие или никель тверже и прочнее чугуна, такие блоки все равно очень быстро изнашивались. Например, многие хорошо помнят ситуацию с моторами BMW M52 или M60, которые отличались сильным износом даже не к 100 тысячам пробега, а уже к 60-70 тыс.

Исследования определили, что причиной такого износа оказалась сера, которая содержалась в топливе. Если просто, сера фактически разрушала прочное покрытие на стенках цилиндров. Если к этому добавить, что блок изначально неремонтопригодный, проблема оказалась достаточно серьезной. Естественно, в БМВ от использования  покрытия Nikasil сразу отказались.

Если же говорить об общем ресурсе моторов с алюминиевыми блоками цилиндров различных производителей, на деле ресурс составляет, в среднем, около 300 тыс. км. При этом на данный показатель не особенно влияет сама технология упрочнения цилиндров, а также объем двигателя, его тип и т.д.

Другими словами, форсированный двигатель V8 на дорогом Porsche выйдет из строя уже к 300 тыс. км, при этом простые чугунные блоки  или алюминиевые блоки с гильзой из чугуна  на моторах с рабочим объемом 1.6-1.8 литра вполне способны отходить 400-450 тыс. км.

Если же сравнивать легендарные двигатели-миллинонники из 90-х, которые при должном обслуживании и уходе могли пройти по 750-850 тыс. км. без замены поршневых колец, сегодня современные агрегаты (например, двигатель FSI) выходят из строя к 200 тыс. км, а турбированные высокофорсированные версии даже раньше.

При этом рассчитывать даже на такой скромный ресурс можно только с учетом того, что владелец придерживается рекомендованных межсервисных интервалов, использует качественное моторное масло, которое подходит по всем допускам и рекомендациям, заливает хорошее топливо и эксплуатирует двигатель в режимах умеренных нагрузок.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое хонингование цилиндров двигателя. Из этой статьи вы узнаете о том, для чего на стенки наносится хон, какие преимущества такое решение имеет по сравнению с полировкой зеркала цилиндра, а также как правильно выполнить хонинговку цилиндра.

Если говорить о поломках, алюминиевый блок может немедленно выйти из строя без возможности восстановления  в случае непредвиденной поломки (например, сломались поршневые кольца и т.д.).

При этом замена блока цилиндров обойдется достаточно дорого (в зависимости от марки и модели стоимость замены блока на новую деталь может составлять около 25-30 % от стоимости всего подержанного авто и больше).

Вполне очевидно, что небольшой ресурс ЦПГ может обернуться серьезными проблемами для владельца после покупки автомобиля с пробегом на вторичном рынке.

Ремонт алюминиевого блока цилиндров

С учетом перечисленных выше минусов и высокой стоимости замены блока, достаточно актуальным стал вопрос практической возможности ремонта. И снова на помощь автолюбителям пришли уже знакомые гильзы. Не так давно специалисты начали практиковать технологию гильзования блоков из алюминия, которые официально не пригодны для восстановления.

Процедура сложная и не самая дешевая, однако на фоне покупки нового блока или контрактного двигателя затраты все равно меньше. Более того, в ряде случаев грамотно выполненная установка чугунной гильзы в алюминиевый блок позволяет значительно увеличить ресурс мотора после такого ремонта.

В качестве итога отметим, что загильзовать сегодня можно фактически любой двигатель. Главное, чтобы толщина стенок позволяла выполнить данную операцию.

Получается, после дефектовки двигателя вполне можно подобрать подходящие гильзы и установить их в блок.

Остается напомнить, что также необходимо тщательно подходить к выбору автосервиса, доверяя такую ответственную работу исключительно проверенным высококвалифицированным специалистам.

Источник: http://KrutiMotor.ru/gilzovannyj-dvigatel-chto-eto-takoe/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.