Устройство блока и головки блока цилиндров двигателя
Блок цилиндров (БЦ) и головка блока цилиндров (ГБЦ) двигателя являются основными частями любого ДВС. В них находятся механизмы и узлы, обеспечивающие работу мотора. При работе БЦ и ГБЦ подвергаются серьезным нагрузкам и перепадам температур, поэтому очень важны материалы и качество их изготовления. Также важным фактором является точность и степень механической обработки.
Блок цилиндров
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.
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.
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.
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.
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».
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.
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:
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.
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.
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.
Блок цилиндров двигателя — место где бешено крутится коленвал
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.
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.
Обзор основных деталей
Цилиндр двигателя
Основная деталь цилиндра двигателя – гильза.
Существуют гильзы двух типов:
Головка блока цилиндров двигателя – 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.
Головка блока цилиндров двигателя 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.
Для чего нужен блок цилиндров в автомобиле
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.
Для чего и когда головку блока цилиндров необходимо шлифовать. Как проверить привалочную плоскость головки блока своими руками. Фрезеровка и шлифовка ГБЦ.
Почему дизельный двигатель дымит белым выхлопом. Белый выхлоп дизеля «на холодную» и после прогрева мотора. Основные причины, диагностика неисправностей.
Устройство современного двигателя
Блок цилиндров двигателя
Блок цили́ндров — неподвижная, цельная деталь кривошипно-шатунного механизма (далее КШМ), которая объединяет собой цилиндры двигателя. Изготавливается методом отлива из чугуна. Иногда блок цилиндров отливают из литейных алюминиевых, а также магниевых сплавов. В блоке цилиндров устанавливается коленчатый вал на специальные опорные поверхности. Верхняя часть блока цилиндров закрывается головкой блока цилиндров. А снизу к блоку цилиндров крепится картер. Блок цилиндров основная деталь двигателя, к которой крепятся другие детали двигателя.
Двигатели с блоком цилиндров имеют водяную (жидкостную) систему охлаждения, а полости, по которым циркулирует охлаждающая жидкость, называются рубашкой охлаждения двигателя.
Материал изготовления блока цилиндров и гильз цилиндров
В зависимости от рабочего объёма и других технических и эксплуатационных характеристик, назначения, существует несколько вариантов компоновки (расположения цилиндров двигателя), а также несколько материалов для изготовления блока и цилиндра.
Так как в цилиндре возникают условия переменных давлений в надпоршневой полости, внутренняя поверхность стенок цилиндров соприкасается с пламенем и горячими газами (температура которых составляет от 1500—2500 °С), такая деталь должна изготавливаться из высокопрочных материалов с большой механической прочностью. Скорость скольжения поршневых колец по стенкам цилиндров достаточно большая от 12 до 15 м/сек, поэтому внутренние стенки цилиндра должны иметь повышенную жесткость. В этом случае увеличится срок службы цилиндра (гильзы цилиндра) и деталь будет более устойчива к разным видам износа (абразивным, коррозийным и эрозийным). Если поверхность блока цилиндров износилась выше допустимых пределов (что определется методом дефектации блока цилиндров), необходимо провести ремонт блока цилиндров.
Если нет ограничений по массе двигателя, например тракторный двигатель, то блок цилиндров изготавливается из перлитного чугуна.
На транспортных двигателях, где есть ограничения по массе, применяю более легкие алюминиевые и магниевые сплавы для изготовления блока цилиндров.
Преимущества блоков цилиндров из серого чугуна:
Недостатки чугунов
Главный недостаток чугуна большая масса (плотность выше в 2,7 раза), и меньшая теплопроводность.
Блоки цилиндров из алюминия
Алюминиевые сплавы более дорогие, но алюминиевые блок цилиндров имеют гораздо меньшую массу. Алюминиевые сплавы имеют ряд особенностей, которые следует учитывать при изготовлении и эксплуатации блоков цилиндров.
Блок двигателя.
Блок двигателя — это основная его деталь, внутри и вокруг которой собирается сам двигатель. Головка блока цилиндров — это следующая важная часть двигателя внутреннего сгорания, без которой нельзя обеспечить его функционирование. Головка блока двигателя изготавливается путем литья из металла (в качестве материала используются определенные марки легированного чугуна, однако для уменьшения массы двигателя головка блока может отливаться из алюминиевого сплава). После отливки головка блока, как и блок двигателя проходит следующую технологическую операцию, которая называется искусственное старение и в результате которой снимается остаточное напряжение детали. В зависимости от типа двигателя, а точнее от типа расположения цилиндров, меняется и количество головок блока двигателя. Если двигатель с однорядным расположением цилиндров, то он имеет одну ГБЦ, а если у двигателя V-образное расположение цилиндров, то у него будет уже две ГБЦ – по одной для каждого ряда цилиндров. Чтобы получить максимально плотное соединение с самим блоком двигателя, плоскость ГБЦ, которая будет контактировать с блоком двигателя, расширяется ближе к зоне контакта. Данная особенность позволяет при помощи установки прокладки головки блока цилиндров обеспечить надежное герметичное соединение.
Крепление ГБЦ к блоку двигателя осуществляется при помощи шпилек и болтов. Чтобы обеспечить равномерное прилегание головки блока цилиндров к блоку двигателя, производитель указывает последовательность затяжки соединительных шпилек и точно указывает силу (или момент) затяжки. Затяжка креплений осуществляется согласно инструкции, прилагаемой производителем, и выполняется только с использованием динамометрического ключа, поскольку при несоблюдении параметров затяжки возможен выхода из строя головки блока цилиндров или потеряет герметичность соединение головки и блока двигателя.
Головка блока цилиндров защищает блок двигателя от попадания в него посторонних материалов, обеспечивает нормальную работу цилиндров двигателя и механизма ГРМ. Герметичность соединения головки и блока двигателя обеспечивается прокладкой ГБЦ. Данная прокладка является одноразовой и подлежит замене при каждом снятии ГБЦ. Также в крышке ГБЦ расположена горловина для заливки моторного масла, находятся посадочные места для втулок клапанов, опорных шайб клапанных пружин, а также для корпусов подшипников распредвала. В передней части крышки ГБЦ можно увидеть место для установки привода распредвала и натяжителя цепи привода ГРМ. В корпусе головки блока двигателя есть ряд отверстий – они предназначены для установки форсунок впрыска топлива, свечей зажигания, а также для крепления выпускного и впускного коллекторов. Там же предусматривается место для расположения газораспределительного механизма (ГРМ).
При эксплуатации двигателя не допускается перегрев двигателя, поскольку это может привести к нарушению геометрических размеров ГБЦ (ремонтники часто говорят в этом случае, что ГБЦ «повело»). Также любой двигатель внутреннего сгорания в процессе эксплуатации требует регулярного обслуживания. При проведении процедуры технического обслуживания двигателя необходимо визуально убедится в герметичности соединения ГБЦ и блока двигателя – в месте соединения должны отсутствовать подтеки охлаждающей жидкости или масла. Относительно простой ремонт двигателя может выполняться только со снятием крышки головки двигателя. Данная процедура может выполнятся, например, для регулировки клапанов или для замены маслосъемных колпачков. Если же возникла потребность в замене направляющих втулок клапанов, притирке клапанов или в других более серьезных ремонтных работах, то в этом случае уже обязательно снятие ГБЦ и последующая ее установка с обязательной заменой прокладки ГБЦ. Мастеру, выполняющему работы по снятию и установке головки блока цилиндров, стоит помнить о том, что эти действия выполняются соответственно с документацией производителя и с соблюдением всех требований производителя к данному типу работ и используемому инструменту.