Из чего делают блок цилиндров двигателя

23

Из чего делают блок двигателя. Блок цилиндров двигателя — место где бешено крутится коленвал

Блок цилиндров или шорт-блок является самой большой частью двигателя. Остальные элементы, так или иначе, крепятся к нему. В верхней части БЦ находятся колодцы цилиндров. Вокруг них выполнены полости для жидкостного охлаждения (рубашка охлаждения). В нижней части, которая называется картером, располагается коленчатый вал, к которому крепятся шатуны и поршни. То есть блок является местом расположения всего кривошипно-шатунного механизма. Также в нем выполнены каналы системы смазки.

Блок цилиндров двигателя V8

БЦ изготавливают цельной деталью при помощи литья. В качестве основного материала для изготовления служит чугун или алюминиевые сплавы. БЦ из алюминиевых сплавов значительно легче по весу, но проигрывает в прочности и цене. Чугун доступнее и прочнее.

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

Гражданское моторостроение – это очень консервативная отрасль. Все те же коленчатый вал, поршни, цилиндры, клапаны, как и 100 лет назад. Удивительные бесшатунные, аксиальные и другие схемы никак не хотят внедряться, доказывая свою непрактичность. Даже двигатель Ванкеля, большой прорыв шестидесятых, фактически остался в прошлом.

Все современные «новшества», если присмотреться, лишь внедрение гоночных технологий пятидесятилетней давности, приправленное дешевой в производстве электроникой для более точного управления «железяками». Прогресс в строительстве двигателей внутреннего сгорания – скорее в синергии небольших изменений, чем в глобальных прорывах.

И жаловаться-то вроде бы грех. Про надежность и ремонтопригодность в этот раз не будем, а мощость, чистота и экономичность современных двигателей для человека из семидесятых годов показались бы истинным чудом. А если отмотать еще несколько десятилетий?

Сотню лет назад моторы были еще карбюраторные, с зажиганием от магнето, обычно нижнеклапанные или даже с «автоматическим» впускным клапаном… И ни о каких наддувах еще и не думали. А еще старые-старые двигатели не имели детали, которая сейчас является главным его компонентом – блока цилиндров.

До внедрения блока

Первые моторы имели картер, цилиндр (или несколько цилиндров), но блока у них не было. Вы удивитесь, но основа конструкции – картер – частенько был негерметичным, поршни и шатуны были открыты всем ветрам, а смазывались из масленки капельным способом. Да и само слово «картер» сложно применимо к конструкции, сохраняющей взаимное положение коленчатого вала и цилиндра в виде ажурных кронштейнов.

У стационарных двигателей и судовых подобная схема сохраняется и по сей день, а автомобильные ДВС все же нуждались в большей герметичности. Дороги всегда были источником пыли, которая сильно вредит механизмам.

Первопроходцем в области «герметизации» считается компания De Dion-Bouton, которая в 1896 году запустила в серию мотор с цилиндрическим закрытым картером, внутри которого размещался кривошипно-шатунный механизм.

На фото: мотор Де-Дион

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.

Хонингование

Ранее мы упомянули о такой процедуре, как хонинговка. Эта операция призвана уменьшить шероховатость стенок цилиндров. Благодаря хонингованию улучшается приработка поршневых колец и увеличивается ресурс отремонтированного двигателя.

Производится данный процесс в несколько этапов:

• Черновая обработка цилиндров. В данном случае мастер использует крупный абразив.
• Финишная обработка. В ходе операции используется мелкозернистый абразив, что дает возможность получить высокую точность обработки. В качестве абразива применяются керамические или алмазные бруски. Последние отличаются высокой надежностью и долговечностью. Поэтому обработка керамическими брусками уходит в прошлое.
• Мойка двигателя. В ходе этого этапа удаляются остатки полировочной пасты и металлическая стружка. Не заржавеет ли металл? Все элементы ДВС выполнены из высокостойких к коррозии сплавов.
• Финишная чистка. Используется не всеми мастерами, но позволяет удалить старые впадины и углы, что образовались в процессе хонингования. Так достигается высокая гладкость поверхности цилиндров.

Гильзы

Гильзы применяются в блоках из алюминиевых сплавов, так как алюминий менее стоек к нагрузкам и тяжелым температурным режимам, в отличие от чугуна. Они бывают съемными и несъемными. Последние выполняются путем запрессовки в блок. Также гильзы делят на «мокрые» и «сухие». «Мокрыми» называют гильзы, которые непосредственно соприкасаются своими стенками с охлаждающей жидкостью в рубашке охлаждения блока. Таким образом, достигается лучшее охлаждение. «Мокрые» гильзы легко заменить. Часто их применяют на сельхозтехнике, тягачах и другом спецтранспорте.

«Сухие» гильзы чаще всего несъемные и запрессованы в тело цилиндра, что обеспечивает цельность и жесткость всего блока. Но «сухие» гильзы хуже отводят тепло, чем «мокрые».

«Алюминиевые» двигатели и их преимущества

Использование в производстве современных технологий дает возможность изготовления легких «алюминиевых» двигателей, у которых блок цилиндров не имеет чугунных гильз. В рабочих поверхностях цилиндров в алюминиевых блоках электролитическим путем создается повышенное содержание кремния, а затем цилиндры подвергаются химическому травлению для создания на рабочей поверхности цилиндров износостойкой пористой пленки чистого кремния, хорошо удерживающей смазку.

Рабочие поверхности цилиндров современных алюминиевых блоков двигателей могут иметь покрытие, наносимое плазменным напылением. Напыляемый на стенки цилиндра порошок подается через плазматрон. Газ, предназначенный для создания плазмы, проходит через распылитель и поджигается электродугой. При этом температура газа повышается примерно до 11700°C и он переходит в плазменное состояние. Частицы порошка в расплавленном состоянии заполняют неровности поверхности цилиндра. При застывании частиц они надежно соединяются со стенками цилиндра. Дополнительно внутри напылённого слоя возникает напряжение сжатия, что еще больше укрепляет связь между металлом цилиндра и напылённым слоем.

После напыления, как и при традиционном исполнении цилиндров, производится хонингование, однако этом случае риски вследствие хонингования не так глубоки. Возникает весьма ровная наружная поверхность с небольшими впадинами (микроуглублениями), в которых находится масло. Каждое микроуглубление не связано с другими микроуглублениями, в отличие от хонингования чугунных гильз. Когда поршневое кольцо проходит над микроуглублением, в последнем создается давление, которое воздействует на поршневое кольцо. В результате этого поршневое кольцо всплывает поверху масляной подушки, чем и обеспечивается гидродинамическая смазка. Благодаря этому потери на трение и износ существенно уменьшаются.

Рекомендуем: Что такое TDI двигатель

Преимуществами данного способа изготовления цилиндров по сравнению с обычными являются:

• снижение массы по сравнению с конструкцией с вставными гильзами цилиндров
• уменьшение размеров двигателя по сравнению с чугунным блоком цилиндров за счет сужения перемычек между цилиндрами
• увеличение срока службы цилиндров благодаря износостойкому покрытию, наносимому плазменным напылением

Рис. Схема нанесение покрытия на стенки цилиндра плазматроном: 1 – струя плазмы с напыляемым порошком; 2 – плазматрон; 3 – рабочая поверхность цилиндра

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.

Головка блока цилиндров

Головка блока цилиндров устанавливается сверху блока и является, по сути, крышкой, которая его закрывает. Для изготовления ГБЦ применяются в основном алюминиевые сплавы. Крепится головка к блоку с помощью шпилек или болтов, которые затягиваются динамометрическим ключом в строгой последовательности, как указано в руководстве по ремонту конкретного автомобиля.

Головка блока цилиндров

Камеры сгорания образуются путем плотного прилегания ГБЦ к БЦ. Чтобы отработавшие газы не проникали между головкой и блоком цилиндров, устанавливается уплотнительная прокладка. Она основана на асбестографитовой основе и способна выдерживать рабочую температуру и давление.

ГБЦ в сборе состоит из следующих элементов:

• корпус с камерами сгорания, патрубками, масляными и каналами системы охлаждения;
• газораспределительный механизм (впускные и выпускные клапаны, коромысла и толкатели);
• распределительные валы с приводом от коленвала;
• отверстия для свечей зажигания;
• впускные и выпускные коллекторы для подачи воздуха и отвода отработавших газов;
• прокладка ГБЦ.

На современных двигателях клапаны ГРМ и распредвал находятся именно в головке блока. Но раньше были моторы с нижним распредвалом. В V-образных двигателях на каждый ряд цилиндров устанавливается отдельная головка блока.

В передней части ГБЦ находится цепной или ременный привод газораспределительного механизма. По обеим сторонам на фланце крепятся впускной и выпускной коллекторы. Также рядом расположены патрубки для подвода охлаждающей жидкости.

Разновидности

Существует несколько типов гильз:

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.

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.

Из чего какого металла сделан блок цилиндров двигателя

Из чего делают блок двигателя. Блок цилиндров двигателя — место где бешено крутится коленвал

Настало время поговорить о такой неотъемлемой части автомобиля как блок цилиндров двигателя. Из чего он состоит и какие материалы используются при его изготовлении? Навряд ли большинство автолюбителей когда-то будет делать ремонт этого механизма самостоятельно, но знать его устройство должен каждый.
Блок цилиндров представляет собой корпус для поршней двигателя, которых может быть два и более. Это устройство выполняет функцию корпуса для размещения механизмов, узлов и деталей. Также блок цилиндров является и основой для навесных частей двигателя, а именно головки блока и картера.

Клапанная крышка

Клапанная крышка закрывает головку блока цилиндров и ГРМ. Крепится к голове болтами. Между головкой и крышкой также устанавливается прокладка для герметичного и плотного соединения. Это нужно для того, чтобы масло при эксплуатации не протекало наружу и не попадали грязь и пыль во внутрь. На крышке также есть маслозаливная горловина.

Раньше крышки делали из стали, но в современных двигателях предпочитают алюминиевые или пластиковые. Это снижает уровень шума и повышает надежность и доступность детали.

Блок цилиндров и головка цилиндров составляют основу двигателя. Многое зависит от материалов и качества производства. При правильной эксплуатации и своевременном уходе они служат долго.

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.

Что такое блок цилиндров?

Блок цилиндров – это основная деталь не только кривошипно-шатунного механизма, но и двигателя. Это каркас или скелет, если хотите, двигателя. С него все начинается.
Ведь как строиться двигатель на заводе? Сначала создается блок и уже затем, на него навешивают, накручивают и прикручивают все остальные детали и механизмы. Поэтому блок цилиндров, еще и самая большая деталь.

Что из себя представляет блок цилиндров?

По сути, это металлический короб, отлитый из легированного чугуна или алюминиевого сплава. После отливки, в блоке вытачиваются и просверливаются все технологические отверстия, каналы, цилиндры и прочее. Эта процедура, очень важная стадия создания двигателя, так как это напрямую влияет на то, будет ли будущий двигатель вообще работать, а если и будет, то как долго. И самым важным здесь, является выточка и обработка рабочей поверхности цилиндров, которая не зря называется зеркалом цилиндра, ведь по этому зеркалу будет ходить поршень. Поэтому в цилиндрах, должно быть минимум трения и максимум скольжения, а так же огромная прочность и температурная стойкость.

Но не все блоки проходят через процедуру создания цилиндров. Бывают двигатели со вставными цилиндрами. Эти вставные цилиндры, называются гильзами. И это уже отдельная деталь, с помощью которой, значительно упрощается создание блока цилиндров, ведь в этом случае, достаточно, просто сделать отверстия для гильз, а не заниматься обработкой поверхности. Также, благодаря гильзам повышается ремонтопригодность двигателя и следовательно срок его службы.

Блок цилиндров, хоть и одна целая деталь, но его можно условно разделить на 2 части: верх и низ. Верх блока, является наиболее рабочей частью двигателя, а также одним из элементов такого понятия, как цилиндро-поршневая группа (ЦПГ). В верхней части блока расположены также масляные и жидкостные каналы, по которым подается моторное масло и циркулирует охлаждающая жидкость.

Нижняя часть блока, называется картером. Картер, закрытый снизу масляным поддоном, образует собой полость, в которой умещается коленчатый вал с шатунами и масляный насос, погруженный в моторное масло.

Неисправности блока, при правильной эксплуатации двигателя, сводятся лишь к механическому износу рабочих поверхностей цилиндров и в редких случаях, к износу посадочных мест подшипников и шеек коленчатого вала. Но если эксплуатация была неправильная, то неисправностей может быть целый букет:

— При несвоевременной замене и неправильном выборе масла, могут образовываться отложения на стенках картера и внутри масляных каналов, что рано или поздно приведет к масляному голоданию трущихся поверхностей и дальше к закономерному выходу двигателя из строя.

— При использовании охлаждающей жидкости плохого качества, или смешивании разных типов охлаждающих жидкостей (вода, тосол, антифриз) в жидкостных каналах блока двигателя, может начаться бурный коррозионный процесс, естественно с выделением ржавчины. Эта ржавчина может засорить жидкостные каналы и двигатель будет перегреваться или как минимум работать не в оптимальных температурных режимах, что со временем приведет к течи охлаждающей жидкости из заглушек, теплообменников, каких-нибудь разных трубок и патрубков, и опять же вызовет перегрев двигателя и возможно выход из строя. Также охлаждающая жидкость может использоваться не по сезону. Я имею ввиду воду. Вообще вода, хороший охладитель двигателя и она хорошо отдает это тепло в салон автомобиля. Но ей надо еще уметь пользоваться. Как именно это делать, знают в большинстве своем, разве что профессиональные водители, но и то далеко не все. Суть в том, что вода, как вы все знаете, замерзает при отрицательных температурах. И когда она замерзает, она расширяется, то есть того объема, в котором она находилась, будучи в жидком состоянии, ей может просто не хватить. И эта вода на самом деле настолько сильна, что при расширении, запросто рвет металлический блок цилиндров, образовывая в нем трещины, которые очень вероятно, починить уже не получиться и двигатель будет подлежать списанию.

Тут еще есть одна тонкость, даже зная и помня о проблеме с замерзанием воды, вы все же можете с этим явлением, ненароком столкнуться, а именно все дело в термостате. Пока двигатель не достиг определенной температуры, термостат закрыт, охлаждающая жидкость циркулирует по малому кругу, а та вода которая осталась за термостатом, естественно замерзнет и может повредить патрубки и радиатор охлаждения. Решается эта проблема удалением термостата из системы охлаждения.

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.

Для чего нужен блок цилиндров?

Блок цилиндров служит вместилищем для деталей цилиндропоршневой группы.

Внутри блока находится кривошипно-шатунный механизм двигателя (КШМ), состоящий из: поршней, поршневых пальцев, шатунов и шатунных вкладышей, поршневых колец (компрессионных и маслосъемных), коленчатого вала, крепежных элементов.

Кривошипно-шатунный механизм – основной механизм двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающий преобразование энергии сгорания топлива через возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

По конструктивному расположению цилиндров ДВС блоки цилиндров бывают:

• рядные
• V – образные
• оппозитные

Существуют блоки цилиндров и других конструктивных видов, но чаще всего на автомобилях используются эти три вида.

Разновидности

Существует несколько типов гильз:

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.

Устройство блока цилиндров двигателя — коротко и понятно

Основой поршневого двигателя внутреннего сгорания является блок цилиндров. Блок цилиндров двигателя применяется на ДВС с 2 или более цилиндрами. Выполняется блок цилиндров в виде одной цельнолитой детали, которая предназначена для следующих функций: объединяет все цилиндры двигателя, является основой для навесных деталей (ГБЦ, картер) и имеет внутри конструкции места (постели) для коленвала, каналы для систем смазки и охлаждения.

Из чего изготавливается блок цилиндров

Наиболее распространенным материалом для изготовления блока цилиндров двигателя является чугун. Это традиционный материал. Следующим по списку идёт алюминий в виде различных сплавов. Наиболее редкий материал для блока цилиндров – магниевый сплав.

• Чугун имеет такие положительные характеристики, как жёсткость и малая чувствительность к перегреву двигателя. Блок цилиндров, устройство, которое работает в постоянной смене температурных режимов, поэтому чугунный блок здесь лидирует. При этом есть большой минус чугунного блока – большая масса.
• Алюминий имеет такие положительные свойства, как отличное охлаждение двигателя и маленькая масса. Особенностями алюминиевых блоков является подбор и установка гильз. Наиболее распространенными сегодня является технология Locasil – запрессовка гильз из алюминий – кремния и Nicasil – никелевое покрытие. Недостаток второй технологии – она не ремонтнопригодна. Блок цилиндров никосиловой технологии не подлежит расточке, а меняется в сборе. Это накладно для владельца автомобиля.
• Магниевый сплав не применяется для конвейерного производства блока цилиндров в силу своей дороговизны. Хотя, является идеальным сочетанием жёсткости и крепости чугуна и лёгкости алюминия.

Основные составляющие блока цилиндров

• Головка блока цилиндров (ГБЦ). Крепится сверху блока при помощи направляющих шпилек и болтов крепления ГБЦ. Между ГБЦ и блоком цилиндров находится очень важная деталь – прокладка блока цилиндров.
• Прокладка блока цилиндров бывает асбестометаллической, бесасбестовой или металлической.
• Цилиндр двигателя – это гильзы, которые применяются в двух вариантах: впрессованные непосредственно в блок цилиндров промышленным способом (как правило для алюминиевых блоков); гильзы съёмные: «мокрого» и «сухого» типов.
• Картер. Является конструктивной нижней частью блока цилиндров. Выполняет функцию корпуса для КШМ (кривошипно-шатунного механизма). Снизу картер закрывается поддоном картера.

В самом корпусе блока цилиндров устроены отверстия и каналы для систем смазки и охлаждения двигателя. Сливная пробка блока цилиндров предназначена для слива охлаждающей жидкости, в то время как для слива моторного масла, существует пробка в поддоне картера.

В полости блока цилиндров существуют места для размещения привода распредвала. Это место спереди закрывает крышка блока цилиндров. В нижней части блока располагаются опоры для коренных подшипников коленвала. Успехов вам в постижении тайн устройства блока цилиндров двигателя.

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.

Почему появляются задиры?

Причин этому явлению несколько:

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.

Расточка и установка гильз в блок цилиндров

При появлении дефектов и износа стенок применяется расточка цилиндров. Металл определенной толщины удаляется со стенок, а затем устанавливаются другие ремонтные поршни и кольца под новый размер. Количество расточек ограничено, поскольку объем постепенно увеличивается, а запас прочности уменьшается.

После максимального количества расточек используют гильзовку. Это сложный процесс, который можно осуществить только на специальном оборудовании. «Мокрые» гильзы намного легче заменить даже в полевых условиях. Если устанавливаются «сухие» гильзы или монолитный чугунный блок, то он растачивается под новые гильзы, которые запрессовываются с высокой точностью. Сам блок нагревается до 150-200 градусов, а гильза охлаждается. Это обеспечивает наиболее плотную и точную посадку.

Альтернативная технология

Вышеописанный метод подразумевает предварительную расточку блока. Но существуют блоки (это касается алюминиевых), которые не растачиваются перед установкой гильз. Как поступают в таком случае? Гильзовка блока цилиндров сопровождается нанесением герметика в посадочное гнездо.

Далее втулка запрессовывается на специальном станке. Температура гильзы и блока одинаковы. Качественная гильзовка позволяет эксплуатировать ДВС на протяжении 150 тысяч километров при условии своевременной замены масла.

Сколько стоит?

Цена гильзовки блока цилиндров может существенно отличаться. Обычно в эту стоимость включают работы по расточке с хонингованием цилиндров. Так, для автомобилей марки ВАЗ весь комплект работ стоит 5 тысяч 300 рублей без учета самих втулок.

Гильзовка ДВС УАЗа — 6 тысяч 500 рублей. Для ГАЗелей с моторами ЗМЗ данная услуга составляет 4 тысячи 300 рублей. Для двигателей «Камминз» — на 2 тысячи дешевле. Что касается иномарок, стоимость гильзовки чугунного блока (без расточки и хонингования) составляет 2 тысячи 300 рублей за один цилиндр. Те же работы, но с алюминиевым блоком на 200 рублей дороже.

Где производится гильзовка блока цилиндров? СПб и Москва — не единственные города, в которых предлагается данная услуга. Найти хорошего мастера по гильзовке можно и в гораздо меньших населенных пунктах.

Хонингование

Ранее мы упомянули о такой процедуре, как хонинговка. Эта операция призвана уменьшить шероховатость стенок цилиндров. Благодаря хонингованию улучшается приработка поршневых колец и увеличивается ресурс отремонтированного двигателя.

Производится данный процесс в несколько этапов:

• Черновая обработка цилиндров. В данном случае мастер использует крупный абразив.
• Финишная обработка. В ходе операции используется мелкозернистый абразив, что дает возможность получить высокую точность обработки. В качестве абразива применяются керамические или алмазные бруски. Последние отличаются высокой надежностью и долговечностью. Поэтому обработка керамическими брусками уходит в прошлое.
• Мойка двигателя. В ходе этого этапа удаляются остатки полировочной пасты и металлическая стружка. Не заржавеет ли металл? Все элементы ДВС выполнены из высокостойких к коррозии сплавов.
• Финишная чистка. Используется не всеми мастерами, но позволяет удалить старые впадины и углы, что образовались в процессе хонингования. Так достигается высокая гладкость поверхности цилиндров.

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.

Из чего делают блок цилиндров двигателя?

Блок цилиндров (БЦ) — основной элемент любого поршневого двигателя внутреннего сгорания. В данном блоке изготовлены отверстия цилиндров, внутри которых происходит сгорание смеси топлива и воздуха. Результатом становится движение поршня в цилиндре и выполнение полезной механической работы.

Блок цилиндров является самой большой деталью ДВС. Остальные составные элементы двигателя, навесное оборудование и вспомогательные механизмы крепятся именно на БЦ. К таковым можно отнести головку блока цилиндров, электрический генератор, компрессор кондиционера, гидроусилитель рулевого управления и т.д. К блоку цилиндров крепится сцепление для механической или роботизированной трансмиссии, а также корпус гидротрансформатора автоматической коробки переключения передач.

Сегодня верхняя часть блока цилиндров закрывается головкой блока цилиндров (ГБЦ), а нижняя часть БЦ прикрыта поддоном смазочной системы. Ранее существовали нижнеклапанные типы двигателей, когда элементы, устанавливаемые сегодня в ГБЦ (распределительный вал, клапаны и клапанный механизм) тоже находились в блоке цилиндров, а сама головка блока цилиндров представляла собой простую крышку с отверстиями для установки свечей зажигания.

Материалом изготовления блока цилиндров стал серый легированный чугун или сплавы алюминия. Готовый БЦ получают путем отливки и последующей механической обработки. Цилиндры в блоке цилиндров могут быть как частью отливки, так и выступать отдельными втулками, которые называются «гильзами». Указанные гильзы могут быть «мокрыми» или «сухими». Это будет напрямую зависеть от того, имеют ли они контакт с охлаждающей жидкостью в каналах охлаждения двигателя.

Чугунный блок цилиндров заметно прочнее и надежнее, но отличается большим удельным весом. Алюминиевый блок значительно легче, но требует специального укрепления несущих стенок, гильзовки блока посредством установки специальных гильз из легированного чугуна, покрытия особым гальваническим способом стенок цилиндров износостойкими металлами и т.д.

Блок цилиндров выполняет целый ряд дополнительных функций, являясь основной частью системы смазки и системы жидкостного охлаждения для моторов, оборудованных такими системами. Дело в том, что в БЦ имеются специальные каналы, по которым подается масло под давлением к местам смазки, а также каналы системы охлаждения, по которым охлаждающая жидкость (ОЖ) циркулирует внутри блока цилиндров по своеобразным полостям. Каналы для циркуляции ОЖ образуют «рубашку охлаждения».

Основные способы ремонта треснувшего блока цилиндров двигателя. Обнаружение трещины, ремонт при помощи сварки, расклепывания или нанесения эпоксидного слоя.

Ремонт чугунного или алюминиевого блока цилиндров двигателя при помощи гильзовки. Виды гильз и как гильзы вставляются в блок. Советы и рекомендации.

Что значит капремонт двигателя автомобиля, какие работы выполняются. От чего зависит ресурс двигателя до капремонта и как его увеличить. Полезные советы.

Для чего необходимо наносить хон на стенки цилиндров во время ремонта двигателя. Преимущества профессионального хонингования по сравнению со шлифовкой.

Обзор основных деталей

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.

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.

Система охлаждения блока цилиндров

Помимо кривошипно-шатунного механизма, в состав блока цилиндров входит «рубашка» охлаждения.

Она служит для циркуляции охлаждающей жидкости, то есть отвода тепловой энергии от двигателя.

Это обеспечивает поддержание оптимальной температуры работы ДВС. «Рубашка» охлаждения вырезана внутри блока цилиндров специальным инструментом.

Во избежание ее засорения и закоксовывания следует менять охлаждающую жидкость через определенное время, согласно нормативно-технической документации по эксплуатации автомобиля.

ДВС (Конструкция блока цилиндров, обзор)

В очередной раз шарясь по просторам рунета в поисках информации по ДВС для модели наткнулся на статью и не смог пройти мимо. Думаю многим будет интересна информация по тематике строения, технологии и материалов. Да простит меня автор.

Блок цилиндров – основная и самая дорогостоящая часть двигателя. Именно в блоке расположены отверстия цилиндров, в которых перемещаются поршни и происходят все процессы сгорания, в результате которых вырабатывается энергия. Блок цилиндров так же является основой двигателя, к которой крепятся все остальные детали. К блоку цилиндров также крепятся различные вспомогательные механизмы двигателя и других систем автомобиля. Например, электрический генератор, насос системы гидроусилителя рулевого управления и компрессор кондиционера. К блоку цилиндров крепится картер сцепления или корпус гидротрансформатора автоматической коробки передач. В самом блоке цилиндров расположен коленчатый вал и другие детали кривошипно-шатунного механизма. В старых конструкциях двигателя, некоторые из них выпускаются и в настоящее время (в основном в Америке), в блоке цилиндров располагался и распределительный вал, а когда-то, совсем давно, и сами клапаны, вместе с клапанными механизмами, тоже располагались в блоке цилиндров. В таких, так называемых нижнееклапанных двигателях головка блока цилиндров была просто крышкой с единственными отверстиями для установки свечей зажигания.

Немного истории или вернёмся к истокам

1 Отверстие цилиндра
2 Сёдла впускных клапанов
3 Сёдла выпускных клапанов
4 Канал рубашки охлаждения
5 Отверстие для установки распределительного вала
6 Выпускной канал
7 Впускные каналы
8 Полость для установки клапанов и клапанных механизмов

Блок цилиндров нижнееклапанного двигателя легкового автомобиля Мерседес 30-х годов.
Не стоит думать, что это совсем древность, подобные нижнеклапанные двигатели выпускались в нашей стране до 90-х годов. Ранее они устанавливались на автомобили ГАЗ-51 и ГАЗ-52, а позднее они устанавливались на различные погрузчики и другие строительные машины.

Но в современных конструкциях распределительный вал (валы), клапаны, впускные и выпускные каналы расположены в головке блока цилиндров. Сверху блок цилиндров закрывается мощной головкой блока цилиндров, а снизу блок цилиндров закрывается поддоном системы смазки.

Конструкция блока цилиндров
Блок цилиндров большинства двигателей отливается из серого легированного чугуна и далее подвергается механической обработке. В таком случае рабочей поверхностью зеркала цилиндра является чугун отливки. Отверстие цилиндра растачивается под установленный размер, а после окончательной механической обработки поверхность стенок имеет микроструктуру, позволяющую удерживать необходимое количество масла. Чугун, особенно легированный, обладает необходимой прочностью и низким коэффициентом трения в паре материалов «чугун – чугун» или «сталь – чугун», из которых изготавливаются поршневые кольца, и в паре материалов «алюминий – чугун» из которого изготавливаются поршни. При этом чугунные стенки цилиндров обладают высокой износостойкостью. Но иногда даже в чугунные блоки цилиндров, для увеличения износостойкости запрессовываются тонкостенные сухие гильзы из более износостойкого легированного чугуна.
Недостатком чугуна при производстве блока цилиндров является его большой удельный вес. Для улучшения динамики автомобиля конструкторы всеми силами стараются уменьшить вес всех компонентов автомобиля, включая двигатель. Поэтому блок цилиндров двигателя многих современных автомобилей отливается из алюминиевого сплава. Алюминий, кроме малого веса не имеет никаких преимуществ перед чугуном, но при этом появляются новые трудности. Алюминиевые сплавы гораздо мягче чугуна, поэтому для обеспечения необходимой жёсткости блока приходится делать более толстыми несущие стенки блока и делать сложную систему рёбер жёсткости. Алюминий имеет более высокий коэффициент температурного расширения, поэтому приходится более строго контролировать зазоры между различными деталями двигателя. Поршни всех современных двигателей, для облегчения веса, изготавливаются чаще всего из алюминиевых сплавов. Но коэффициент трения в паре материалов «алюминий – алюминий» очень большой и алюминий обладает низкой износостойкостью. Поэтому поверхность цилиндров должна быть изготовлена не из алюминия, а из другого материала. В алюминиевых блоках тонкостенные чугунные гильзы из износостойкого чугуна вплавляются в алюминиевую отливку при изготовлении отливки блока. Но стенки цилиндров самых современных двигателей с алюминиевым блоком при помощи современных технологий могут быть покрыты гальваническим способом специальным износостойким металлом. Или при помощи самых современных технологий осуществляется поверхностное упрочнение стенок цилиндров. При отливке блока цилиндров специальные технологии повышают концентрацию кремния в поверхностном слое стенок цилиндров, далее при помощи химических реакций из поверхностного слоя стенок цилиндров удаляется алюминий. В результате этого упрочнения износостойкость стенок цилиндров превышает по этому показателю цилиндры, изготовленные из чугуна. Но в этом случае, для снижения коэффициента трения между алюминиевым блоком цилиндров и алюминиевыми поршнями, поршни покрываются тонким слоем железа. Отсутствие чугунных гильз значительно уменьшается вес блока цилиндров.
Иногда в блок цилиндров вставляются съёмные гильзы, которые герметизируются в блоке цилиндров при помощи медных или резиновых прокладок. Съёмные гильзы имеют преимущество в том, что после предельного износа их можно заменить новыми, изготовленными или отремонтированными (расточенными под ремонтный размер) с высокой точностью в заводских условиях. Применение съёмных гильз упрощает ремонта двигателя. Но в последнее время такие гильзы применяются довольно редко, поскольку блоки цилиндров со вставными гильзами имеют некоторые, присущие им недостатки. При перегреве двигателя происходит разгерметизация посадки гильзы в блоке, в результате которой происходит утечка охлаждающей жидкости.

Гильзы, непосредственно омываемые охлаждающей жидкостью, называются мокрыми. Гильзы, запрессованные в материал отливки блока, и не соприкасающиеся непосредственно с охлаждающей жидкостью называются сухими.
Во время отливки в блоке цилиндров изготавливаются каналы для прохода охлаждающей жидкости, омывающей гильзы цилиндров. Система таких каналов называется рубашкой охлаждения. Так же в блоке цилиндров методом сверления делаются масляные каналы, чаще называемые масляными магистралями, по которым масло от насоса системы смазки поступает ко всем трущимся деталям двигателя. Выходные отверстия сверлений масляных магистралей на наружной поверхности блока цилиндров имеют резьбовые заглушки или герметизируются другими способами.
При конструировании и изготовлении блока цилиндров конструкторам и технологам приходится постоянно находить компромисс между прочностью и весом блока цилиндров. Для снижения веса, без уменьшения прочности блок часто имеет множество рёбер жёсткости, особенно этим отличаются блоки цилиндров японских автомобилей.
Во время работы двигателя блок цилиндров подвергается значительным температурным и механическим нагрузкам. Давление расширяющихся рабочих газов давит на поршень и верхнюю стенку камеры сгорания, расположенную в головке блока цилиндров. От головки блока цилиндров, через элементы её крепления (болты или шпильки) усилие передаётся на блок цилиндров. А усилие от поршня, через детали кривошипно-шатунного механизма и постели подшипников коленчатого вала передаются на блок цилиндров с другой стороны. В результате воздействия этих противоположно направленных сил в блоке цилиндров возникают большие растягивающие напряжения. Блок цилиндров также испытывает изгибающие усилия.
Блок, не обладающий необходимой прочностью, не только деформируется сам, но и деформирует такие дорогие детали двигателя как коленчатый или распределительный валы.
Основной неисправностью блока цилиндров является износ стенок цилиндров, вызванный продолжительной эксплуатацией двигателя, то есть большим пробегом автомобиля.
Капитальный ремонт двигателей легковых автомобилей с расточкой и последующей хонинговкой цилиндров сейчас массово не производится. Хотя все отечественные заводы выпускают в запасные части поршни и поршневые кольца трёх ремонтных размеров, что позволяет приводить расточку отверстий цилиндров несколько раз.
Причин тут много и экономических, и технических и, особенно организационных. Если бы у нас, как во многих странах мира, в учётных документах на автомобиль заносился только VIN-код автомобиля, без указания номера двигателя, то, вполне возможно, появилась организационная возможность и экономическая целесообразность, создания высокотехнологичных предприятий по капитальному ремонту двигателей отечественных автомобилей. Возможно, это не очень выгодно автопрому, но, вполне вероятно было бы выгодно массе потребителей.
Номер двигателя выбивается на поверхности блока цилиндров.

У американцев капитальный ремонт их огромных двигателей V8 или V10 широко развит. Для этого у них существуют специальные авторемонтные заводы с дорогими точными станками, точным мерительным инструментом и квалифицированным персоналом. Причём довольно часто на капитально отремонтированный двигатель даётся гарантия, превышающая гарантию на новый двигатель того же производителя.
Капитальный ремонт двигателей массовых легковых автомобилей в Европе, также как и в нашей стране массово отсутствует. Большая конкуренция на автомобильном рынке и высокая надёжность современных двигателей, привели к тому, что стало легче заменить весь автомобиль, чем ремонтировать двигатель. Если с Европой всё ясно, то насколько верна эта политика в нашей стране, для меня, точного ответа нет.

Но капитальный ремонт двигателей грузовых автомобилей, сельскохозяйственных и дорогих строительных машин производится, поскольку это экономически оправдано. Новый двигатель импортного бульдозера или экскаватора может стоить так дорого, что оправдывает капитальный ремонт любой сложности и стоимости.
Также возникает потребность в капитальном ремонте двигателя с гильзовкой, расточкой, хонинговкой и фрезеровкой поверхности головки блока цилиндров при реставрации старинных и уникальных автомобилей.
Выполнить капитальный ремонт с механической обработкой блока цилиндров и некоторых других основных деталей двигателя, например, коленчатого вала или головки блока цилиндров, в условиях небольших и даже средних сервисных предприятий с необходимым качеством практически невозможно. Гарантированное качество капитального ремонта двигателя можно обеспечить только в условиях узко специализированного на такие виды ремонта предприятиях, укомплектованные точными специализированными станками, мерительным инструментом и квалифицированными кадрами.
В наших условиях, особенно при капитальном ремонте двигателя на небольших сервисных предприятиях, когда механическая обработка блока цилиндров и коленчатого вала производится в сторонних организациях, срок службы капитально отремонтированного двигателя не превышает одной трети от ресурса нового двигателя. Поэтому, с учётом стоимости ремонта и вероятной стоимости каждой тысячи километров пробега отремонтированного двигателя, возможно, дешевле купить новый двигатель. Разумеется, если автомобиль не готовится к продаже.

Крышки коренных подшипников коленчатого вала

Ранее указывалось, что блок цилиндров является основой сборки двигателя. Внутри блока цилиндров расположены кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, впрочем, газораспределительный механизм современного двигателя почти полностью расположен в головке блока цилиндров, а снаружи к блоку цилиндров крепятся различные вспомогательные механизмы. Но что объединяет все эти компоненты двигателя – их, в случае выявленной неисправности, во время ремонта можно заменить. Но в блоке цилиндров есть детали, которые ни при каких условиях заменять нельзя – это крышки коренных подшипников коленчатого вала. На заводе-изготовителе окончательная механическая обработка отверстий подшипников коленчатого вала производится за один проход режущего инструмента при установленных крышках коренных подшипников. Зазор и соосность в коренном подшипнике устанавливается с высокой точностью, поэтому никогда, ни при каких условиях не допускается установка на блок цилиндров крышек коренных подшипников от другого блока цилиндров. Также не допускается перестановка местами крышек одного блока, или установка крышек в другом направлении.
Условно крышки коренных подшипников можно разделить на три группы. К первой можно отнести индивидуальные крышки коренных подшипников. В этом случае каждый коренной подшипник имеет свою индивидуальную крышку. Например, стандартный рядный четырёхцилиндровый двигатель имеет пять коренных подшипников и каждый коренной подшипник имеет свою индивидуальную крышку. Большая часть автомобильных двигателей, и не только рядных четырёхцилиндровых, устроена именно по такому принципу.

Индивидуальные крышки коренных подшипников коленчатого вала 1 – Специальный болт; 2 – Метка направления; 3 – Метка места.

Но в последнее время, в целях увеличения жёсткости блока цилиндров в зоне расположения коленчатого вала, стали применяться единые общие для всех коренных подшипников двигателя крышки блока цилиндров. Ко второй группе можно отнести единую крышку цилиндров, не являющуюся структурной единицей двигателя, устанавливаемую в масляном поддоне двигателя. В этом случае блок цилиндров имеет глубокую юбку картера, к которой снизу крепится масляный поддон.

Блок общих крышек коренных подшипников коленчатого вала 1- Крышки коренных подшипников; 2 – Блок цилиндров; 3 – Режущий инструмент расточного станкадвигателя. Обратите внимание, что точная установка общей крышки производится при помощи направляющих втулок.

На этом рисунке видно, что все отверстия коренных подшипников коленчатого вала обрабатываются за один проход. Перед окончательной расточкой отверстий все крышки коренных подшипников затягиваются всеми штатными болтами (включая боковые, если имеются) установленным моментом затяжки.

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

На первый взгляд, поставленный в заголовке вопрос выглядит бессмысленно. Что значит «зачем вообще нужен блок цилиндров»? Он представляется как некая вечная данность, как основа всего и вся. А ведь у первых автомобилей с ДВС никакого блока цилиндров не было! Сейчас, долгими январскими вечерами, самое время вернуться к самым-самым истокам, вспомнить «лихие 30-е» и проследить эволюцию от примитивных конструкций конца XIX века до современных алюсиловых моторов. И убедиться, насколько много общего они имеют.

Г ражданское моторостроение – это очень консервативная отрасль. Все те же коленчатый вал, поршни, цилиндры, клапаны, как и 100 лет назад. Удивительные бесшатунные, аксиальные и другие схемы никак не хотят внедряться, доказывая свою непрактичность. Даже двигатель Ванкеля, большой прорыв шестидесятых, фактически остался в прошлом.

Все современные «новшества», если присмотреться, лишь внедрение гоночных технологий пятидесятилетней давности, приправленное дешевой в производстве электроникой для более точного управления «железяками». Прогресс в строительстве двигателей внутреннего сгорания – скорее в синергии небольших изменений, чем в глобальных прорывах.

И жаловаться-то вроде бы грех. Про надежность и ремонтопригодность в этот раз не будем, а мощость, чистота и экономичность современных двигателей для человека из семидесятых годов показались бы истинным чудом. А если отмотать еще несколько десятилетий?

Сотню лет назад моторы были еще карбюраторные, с зажиганием от магнето, обычно нижнеклапанные или даже с «автоматическим» впускным клапаном… И ни о каких наддувах еще и не думали. А еще старые-старые двигатели не имели детали, которая сейчас является главным его компонентом – блока цилиндров.

До внедрения блока

Первые моторы имели картер, цилиндр (или несколько цилиндров), но блока у них не было. Вы удивитесь, но основа конструкции – картер – частенько был негерметичным, поршни и шатуны были открыты всем ветрам, а смазывались из масленки капельным способом. Да и само слово «картер» сложно применимо к конструкции, сохраняющей взаимное положение коленчатого вала и цилиндра в виде ажурных кронштейнов.

У стационарных двигателей и судовых подобная схема сохраняется и по сей день, а автомобильные ДВС все же нуждались в большей герметичности. Дороги всегда были источником пыли, которая сильно вредит механизмам.

Первопроходцем в области «герметизации» считается компания De Dion-Bouton, которая в 1896 году запустила в серию мотор с цилиндрическим закрытым картером, внутри которого размещался кривошипно-шатунный механизм.

На фото: мотор Де-Дион

Правда, газораспределительный механизм с его кулачками и толкателями размещался еще открыто – это было сделано ради лучшего охлаждения и ремонта. Кстати, к 1900 году эта французская компания оказалась крупнейшим производителем машин и ДВС в мире, выпустив 3 200 моторов и 400 автомобилей, так что конструкция оказала сильное влияние на развитие моторостроения.

…и тут появляется Генри Форд

Первая массовая конструкция с цельным блоком цилиндров до сих пор остается одной из самых массовых машин в истории. Модель Ford T, появившаяся в 1908 году, имела четырехцилиндровый мотор, с чугунной головкой блока, нижними клапанами, чугунными поршнями и блоком цилиндров – опять же из чугуна. Объем мотора был вполне «взрослый» по тем временам, 2,9 литра, а мощность в 20 л. с. еще долго считали вполне достойным показателем.

На фото: двигатель Ford T

Более дорогие и сложные конструкции в те годы щеголяли раздельными цилиндрами и картером, к которому они крепились. Головки цилиндров часто были индивидуальными, и вся конструкция из головки цилиндра и самого цилиндра крепилась к картеру шпильками. После появления тенденции к укрупнению узлов картер часто оставался отдельной деталью, но блоки по два-три цилиндра все еще были съемными.

В чем смысл разделения цилиндров?

Конструкция с отдельными съемными цилиндрами выглядит сейчас несколько необычно, но до Второй мировой войны, несмотря на нововведения Генри Форда, это была одна из наиболее распространенных схем. У авиационных моторов и двигателей воздушного охлаждения она сохранилась и поныне. А у «воздушного оппозитника» Porsche 911 series 993 вплоть до 1998 года никакого блока цилиндров не было. Так зачем же разделять цилиндры?

Цилиндр в виде отдельной детали – штука вообще-то достаточно удобная. Его можно сделать из стали или любого другого подходящего материала, например, бронзы или чугуна. Внутреннюю поверхность можно покрыть слоем хрома или никельсодержащих сплавов, при необходимости сделав ее очень твердой. А снаружи нарастить развитую рубашку для воздушного охлаждения. Механическая обработка сравнительно компактного узла будет точной даже на достаточно простых станках, а при хорошем расчете крепления тепловые деформации будут минимальны. Можно сделать гальваническую обработку поверхности, благо деталь небольшая. Если у такого цилиндра появился износ или другие повреждения, то его можно снять с картера мотора и поставить новый.

Минусов тоже хватает. Помимо более высокой цены и высоких требований к качеству сборки моторов с раздельными цилиндрами серьезным недостатком является низкая жесткость такой конструкции. А значит – повышенные нагрузки и износ поршневой группы. Да и с водяным охлаждением сочетать «принцип раздельности» получается не очень удобно.

Из мейнстрима моторы с раздельными цилиндрами ушли уже очень давно – минусы перевесили. К середине тридцатых годов в автомобилестроении подобные конструкции уже почти не встречались. Разнообразные комбинированные конструкции – например, с блоками из нескольких цилиндров, общим картером и головкой блока – попадались на мелкосерийных люксовых авто с объемными моторами (можно вспомнить подзабытую марку Delage), но к концу 30-х это все вымерло.

Победа цельночугунной конструкции

Привычная нам сегодня конструкция победила благодаря своей простоте и низкой стоимости изготовления. Большая отливка из дешевого и прочного материала после точной механообработки получается все равно дешевле и надежнее, чем отдельные цилиндры и тщательная сборка всей конструкции. А на нижнеклапанных моторах клапаны и распределительный вал располагаются тут же, в блоке, что еще больше упрощает конструкцию.

Рубашка системы охлаждения отливалась в виде полостей в блоке. Для особых случаев можно было применить и отдельные гильзы цилиндров, но мотор на Ford T таких изысков не имел. Чугунные поршни со стальными компрессионными кольцами работали прямо по чугунному цилиндру. И кстати, маслосъемное кольцо в привычном нам виде там отсутствовало, его роль выполняло нижнее третье компрессионное, расположенное ниже поршневого пальца.

На фото: Ford Model T

Такая «цельночугуниевая» конструкция доказала свою надежность и технологичность за много лет производства. И была перенята у Форда такими массовыми производителями, как GM, на долгие последующие годы.

Правда, отливка блоков с большим числом цилиндров оказалась технологически сложной задачей, и многие моторы имели по два-три полублока с несколькими цилиндрами в каждом. Так, рядные «шестерки» тридцатых годов иногда имели два трехцилиндровых полублока, а уж рядные «восьмерки» и подавно изготавливали по такой схеме. Например, мощнейший мотор Duesenberg Model J был изготовлен именно так: два полублока были накрыты единой головкой.

На фото: двигатель Duesenberg J

Впрочем, к началу сороковых годов прогресс позволил создавать и цельные блоки такой длины. Например, блок Chevrolet Straight-8 «Flathead» был уже цельным, что снижало нагрузку на коленчатый вал.

Чугунные гильзы в чугунном же блоке тоже были достаточно удачным решением. Высокопрочный легированный химически стойкий чугун стоил дороже обычного, и отливать из него весь большой блок не имело смысла. А вот сравнительно небольшая «мокрая» или «сухая» гильза оказалась хорошим вариантом.

Освоенная в довоенные еще годы принципиальная конструкция моторов не меняется много десятилетий подряд. Блоки цилиндров многих современных моторов отлиты из серого чугуна, иногда со вставками из высокопрочного в зоне верхней мертвой точки. Например, чугунный блок имеет вполне современный Renault Kaptur с мотором F4R, об обслуживании которого мы писали на днях. Чугун хорош, в частности, тем, что блок из него легко поддается капремонту расточкой цилиндров большего диаметра. Если, конечно, производитель выпускает поршни «ремонтного» размера.

На фото: двигатель F4R

Правда, с годами блоки становятся все более «ажурными» и менее массивными. По ранним блокам цифры найти сложно, но давайте возьмем два семейства моторов с разницей чуть более чем в 10 лет. У блока серии GM Gen II середины 90-х толщина стенки моторов колебалась от 5 до 9 мм. У современного VW EA888 конца 2000-х – уже от 3 до 5. Но мы явно забегаем вперед…

Делаем блок легче

Утончение стенок, чем вовсю занимаются конструкторы в последние годы – это, как вы понимаете, не единственный способ снизить вес блока. В 20-30-е годы о экономии массы и топлива думали существенно меньше, чем сейчас, но первые попытки облегчения делались. И уже тогда додумались использовать алюминий.

На гоночных и спортивных машинах той эпохи можно было встретить симбиоз из алюминиевого картера и головки блока с чугунной отливкой блоков цилиндров. Затем прогресс в металлообработке позволил создать более удобный вариант подобного симбиоза. Блок цилиндров оставался цельным, но отливался из алюминия, что снижало его массу в три-четыре раза, в том числе и за счет лучших литьевых качеств металла. Сами же цилиндры изготавливали в виде чугунных гильз, которые запрессовывали в блок.

Гильзы делились на «сухие» и «мокрые», разница в общем-то понятна из названия. В блоках с сухой гильзой она вставлялась в алюминиевый цилиндр (или вокруг нее отливался блок) с натягом, а «мокрая» гильза просто закреплялась в блоке нижним концом, а при установке ГБЦ полость вокруг превращалась в рубашку охлаждения. Второй вариант оказался перспективнее на тот момент, поскольку упрощал отливку и снижал массу деталей. Но в дальнейшем рост требований к жесткости конструкции, а также сложность сборки подобных двигателей оставили эту технологию «за бортом» прогресса.

Сухие же гильзы в алюминиевом блоке – это и сейчас самый распространенный вариант изготовления детали. И один из самых удачных, ведь чугунная гильза изготавливается из высококачественного легированного чугуна, алюминиевый блок жесткий и легкий. К тому же теоретически эта конструкция еще и ремонтопригодна, как и чугунные блоки. Ведь изношенную гильзу можно «вынуть» и запрессовать новую.

Что дальше?

Единственная принципиально новая технология последних лет – это еще более легкие блоки с напылением сверхпрочного и сверхтонкого слоя на внутреннюю поверхность цилиндров. Подробно о плюсах и минусах, и даже о способах капремонта подобных конструкций я уже писал – повторяться смысла нет. Концептуально мы имеем все тот же ДВС образца 30-х годов. И есть все основания полагать, что до конца «эры внутреннего сгорания», когда доведут до ума электромобили, моторы на жидких углеводородах останутся примерно такими же.