Износ гильзы до ремонта

Наличие дефектов в гильзе блока: все о проблеме, ее предупреждении и устранении

Все автомобилисты понимают, что любое повреждение поршневой группы в автомобильном двигателе крайне неприятная проблема. В большинстве случаев для ее решения требуется производить капитальный ремонт двигателя, что обходится в довольно внушительную сумму. Нередко в этой группе повреждения касаются именно гильзы блока цилиндров. Поскольку она постоянно работает в агрессивной среде из-за детонации топлива, то при появлении малейших дефектов она может полностью выйти из строя. В этом полезном материале будет подробно описана такая неполадка, а также рассказаны способы ее предупреждения и устранения.

Какие могут быть дефекты в гильзе блока цилиндров?

Для гильзы блока цилиндров присуще четыре основных проблемы. Все они могут быть связаны со следующими причинами:

1. Чрезмерный износ внешней поверхности детали;
2. На площади гильзы возникли трещины;
3. Механические повреждения бурта гильзы блока цилиндров;
4. Повреждение внутренней поверхности гильзы.

Любая из вышеперечисленных проблем может спровоцировать нарушения в работе двигателя, а также может поспособствовать полному выходу из строя гильзы блока цилиндров.

Чрезмерный износ внешней поверхности и появление трещин в гильзе блока цилиндров

Самым распространенным нарушением в этой части автомобиля считается именно износ внешней поверхности элемента. Происходит это по причине того, что в процессе работы гильза практически всей поверхностью соприкасается с охлаждающей жидкостью. Соответственно это сопровождается возникновением так называемого процесса кавитации, то есть образования мелких пузырьков у поверхности гильзы при ее вибрации. Таким образом на внешней поверхности и возникает сильный износ. Опасна данная ситуация тем, что мельчайшие повреждения элемента могут привести к образованию коррозионных процессов. Со временем трещины начнут разрастаться и гильза уже не сможет в полном объеме сдерживать поток охлаждающей жидкости. Через гильзу жидкость начнет попадать в картер двигателя, вызывая тем самым появление эмульсии. Кроме того, при эксплуатации мотора в слишком агрессивном режиме или с серьезными нарушениями могут возникнуть на гильзе куда более серьезные трещины. Они могут появится из-за таких причин:

• Использование низкокачественного топлива и моторного масла;
• Частое движение авто на повышенных оборотах;
• Агрессивный старт на повышенных оборотах;
• Плохо выполненные ремонтные работы на двигателе.

На наличие неполадок в гильзе блока цилиндров могут указывать и определенные симптомы. К ним относится снижение мощности двигателя, образование эмульсии в моторном масле и расширительном бачке, неправильный температурный режим при отсутствии на то видимых причин или же появление запаха выхлопных газов из расширительного бачка.

О том, как проверить на износ гильзу блока цилиндров будет рассказано в этом видеоролике:

Источник

Основные эксплуатационные дефекты гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания автомобилей

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 02.03.2015 2015-03-02

Статья просмотрена: 23131 раз

Библиографическое описание:

Захаров, Ю. А. Основные эксплуатационные дефекты гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания автомобилей / Ю. А. Захаров, Р. Р. Булатов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 5 (85). — С. 148-150. — URL: https://moluch.ru/archive/85/15984/ (дата обращения: 05.07.2021).

Техническое состояние гильз цилиндров во много определяет тягово-экономические показатели двигателя и его ресурс. Различают несколько основных эксплуатационных дефектов гильз ДВС, классификация и причины возникновения, которых, а также способы устранения рассмотрены в данной статье.

Ключевые слова: гильза цилиндра, двигатель внутреннего сгорания, эксплуатационный дефект, расход топлива, компрессия, износ, трещины.

Гильза цилиндра двигателя внутреннего сгорания представляет собой цилиндрическую вставку, формирующую рабочий объем двигателя и определяющая положение поршня при его движении. От технического состояния гильз цилиндра ДВС зависят такие параметры как мощность, расход топлива, компрессия, расход масла и так далее [1–3].

Основные дефекты гильз цилиндров ДВС, образующиеся при эксплуатации: трещины, износ наружной поверхности, излом бурта, износ посадочных поясков, износ внутренней (рабочей) поверхности.

Трещины на поверхности гильз цилиндров могут возникать от перегрева ввиду превышения предельно допустимой нагрузки на двигатель, неполноценной работы системы охлаждения, под воздействием ударных нагрузок, из-за «размораживания» охлаждающей жидкости двигателя или при нарушении технологии ремонта (перетяжка болтов, перекосы при запрессовке и так далее) [4–6].

В результате чрезмерного нагрева, а иногда и от резкого охлаждения в гильзах появляться микротрещины, которые под действием температуры и ударных нагрузок могут привести к физическому разрушению гильзы, что в конечном итоге вызовет потерю работоспособности цилиндропоршневой группы и двигателя в целом.

При дефектации трещины в гильзах можно обнаружить с помощью рентгенографического исследования, с помощью ориентирования металлических опилок вдоль трещины под воздействием магнитных полей или путем применения смазок и жидкостей, имеющих высокую проникающую способность. При обнаружении трещин гильзы не подлежат ремонту или восстановлению и выбраковываются [4, 7].

2. Износ наружной поверхности.

Как правило, большая часть наружной поверхности находиться в непосредственном контакте с охлаждающей жидкостью, в связи с этим, основными причинами повреждения этой поверхности гильз является квитанционное изнашивание и коррозионные процессы. Величина повреждений наружной поверхности может быть значительно снижена путем применения специализированных охлаждающих жидкостей (антифризов), имеющих в своем составе антикоррозионные, противопенные и другие присадки [2, 5–8].

Наличие дефектов наружной поверхности гильз может приводить к протечкам охлаждающей жидкости в картер двигателя и взаимодействия с моторным маслом, в результате чего образуется масляная эмульсия, не способная полноценно выполнять свою работу. Либо возможно загрязнение охлаждающей жидкости моторным маслом.

Устранение таких дефектов возможно путем нанесения полимерных композиций на изношенные поверхности [1–3, 7–8].

Основными причинами излома бурта гильзы являются: наличие посторонних частиц при запрессовке; неровности и перекосы в области седла буртика в блоке цилиндров; неподходящая по высоте и размерам прокладка головки блока цилиндров; нарушения технологии обработки при ремонте и восстановлении.

Иногда головка блока цилиндров имеет канавку по всему периметру, в которую входит противопожарный борт, причем головка и гильза цилиндра не должны соприкасаться. Если вследствие перекоса или повреждения головка блока требует выравнивания, канавка должна быть пропорционально увеличена. В противном случае есть опасность того, что усилие будет направлены не на прокладку, как должно быть, а на противопожарный борт гильзы цилиндра.

Если данный дефект гильзы не будет вовремя обнаружен, то после пуска двигателя сломанная гильза сдвинется в направлении коленчатого вала, и как только место излома окажется на высоте первого поршневого кольца, поршневое кольцо выскочит выше места излома. При обратном ходе поршня он вдавит гильзу цилиндра. Вращающийся коленчатый вал разобьет гильзу, поршень и шатун также будут повреждены.

Устранить такой дефект можно с помощью пластической деформации, наплавки или приварки стальной ленты с последующей механической обработкой.

4. Износ посадочных поясков гильзы.

Износ посадочных поясков частично связан с кавитационным изнашиванием. Признаком дефекта гильз являются глубокие раковины на поверхности поясков, что является следствием явления кавитации или коррозии.

В процессе работы возникает вибрация гильзы, что также вызывает износ посадочных поясков гильзы.

В реальных условиях эксплуатации двигателей возможно появление овальности посадочных поясков гильзы, вызванное кавитационным разрушением или отложением накипи в зазорах посадочных поясков гильзы в блоке.

Устранить подобный дефект можно также с помощью пластической деформации, наплавки или приварки стальной ленты с последующей механической обработкой.

5. Износ внутренней поверхности цилиндров.

Во время работы двигателя зеркало цилиндров подвергается абразивному и механическому изнашиванию вследствие проникновения в двигатель пыли. Много пыли попадает в цилиндры с воздухом через впускной трубопровод, если имеются неплотности в месте его крепления, или с топливом и маслом при их небрежном хранении.

Механическое изнашивание зеркала гильзы цилиндра больше в верхней части, чем в нижней, так как в верхней части давление значительно выше. Когда в конце такта сжатия в цилиндре сгорает рабочая смесь, то резко повышается давление образовавшихся горячих газов, и первое компрессионное кольцо сильно прижимается к зеркалу цилиндра.

В ВМТ скорость поршня снижается до нуля, масляная пленка выгорает, и первое поршневое кольцо вступает непосредственно в контакт с зеркалом цилиндра. При движении поршня вниз (в первый момент) происходит интенсивное изнашивание зеркала цилиндра и поршневого кольца.

Кроме износа по длине также наблюдается износ в направлении, перпендикулярном оси коленчатого вала, т. е. овализация гильз. Овализация гильз цилиндров вызывается как неравномерностью изнашивания, так и остаточными деформациями, возникающими от сил давления газов и бокового усилия поршня. Наибольшая овальность гильзы происходит в верхнем поясе в зоне расположения верхнего поршневого кольца при положении поршня в верхней мертвой точке.

Устранить износ внутренней поверхности гильзы можно с помощью растачивания, хонингования, шлифования, наплавки, осаждением гальванопокрытий, металлизацией [8].

Таким образом, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания при работе испытывают большие нагрузки, они подвержены пяти основным эксплуатационным дефектам, каждый из которых имеет свои причины для появления и может быть устранён тем или иным способом, применяемым в авторемонтном производстве.

1. Захаров, Ю. А. Анализ способов восстановления корпусных деталей транспортно-технологических машин и комплексов [Текст] / Ю. А. Захаров, Е. В. Ремизов, Г. А. Мусатов // Молодой ученый. — 2014. — № 19. — С. 202–204.

2. Захаров, Ю. А. Основные дефекты корпусных деталей автомобилей и способы их устранения, применяемые в авторемонтном производстве [Электронный ресурс] / Ю. А. Захаров, Е. В. Ремзин, Г. А. Мусатов // Инженерный вестник Дона: электронный научный журнал. № 4, 2014. URL: www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_48_Zaharov.pdf_b512b82f57.pdf

3. Захаров, Ю. А. Упрочнение деталей автомобилей типа «вал» и «ось» [Текст] / Ю. А. Захаров, Е. В. Ремизов, Г. А. Мусатов // Молодой ученый. — 2014. — № 20. — С. 141–143.

4. Захаров, Ю. А. Основные способы упрочнения рабочей поверхности гильз цилиндров двигателей автомобилей [Текст] / Ю. А. Захаров, Л. А. Рыбакова // Молодой ученый. — 2015. — № 2. — С. 157–160.

5. Голубев, И. Г. Мониторинг технологических процессов восстановления деталей [Текст] / И. Г. Голубев, В. В. Быков, А. Н. Батищев, В. В. Серебровский, И. А. Спицын, Ю. А. Захаров // Технический сервис в лесном комплексе / Сб. материалов. науч.-практ. конф. — Москва: МГУЛ, 2000.– С.31.

6. Обеспечение работы мобильных машин в условиях отрицательных температур [Текст] / Ю. А. Захаров, Е. Г. Рылякин, И. Н. Семов [и др.] // Молодой ученый. — 2014. — № 17. — С. 56–58.

Источник

Гильзовка цилиндров: определение износа, выбор, замена + Видео

В рамках капитального ремонта обязательно проводится расточка блока двигателя. Если же внутренняя стенка или гильза цилиндра имеет значительные дефекты, не позволяющие устранить их обычным методом, проводится гильзование.

Необходимость процедуры

В процессе работы элементы двигателя испытывает большую нагрузку. Ведь внутри них постоянно трутся поршни. Даже самая прочная сталь со временем истирается от этого. Внутренняя поверхность «родной» гильзы из круглой превращается в овальную. Это вызывает люфт поршневых колец, которые уже прилегают не так плотно. Отработавшиеся газы и топливная смесь проникают в картер. Мощность ДВС сразу же падает, увеличивается потребление масла.

Овализация устраняется расточкой, гнёздам возвращают изначальную геометрию путём стачивания внутреннего диаметра специальным станком. Однако, если толщина полости слишком мала или есть повреждения, это не помогает. Приходится вставлять новую готовую гильзу цилиндра ДВС.

Обычно такое происходит после:

• длительной эксплуатации силового агрегата на грязном топливе;
• неправильно проведённого ремонта;
• несвоевременного прохождения ТО.

На внутренних полостях образуются каверны, неровности, задиры. Расточка возможна только при дефектах малой степени. Дальше помогает только установка вставок (диаметр гильзы цилиндра нужного размера) или общая замена гильзы блока цилиндров.

Применение съёмных втулок дало новую «жизнь» блоку ДВС. Его теперь стало возможно обновлять неограниченное количество раз. Без гильзы цилиндров автомобильного двигателя капитальный ремонт проводился бы только расточкой, которую допустимо делать не более 3-4 раз.

Отличие мокрой гильзы от сухой

Мокрые втулки непосредственно соприкасаются с антифризом, обеспечивая лучший отвод тепла. Большое распространение они получили на шведских Volvo, французских Renault, старых отечественных автомобилях, грузовиках, тракторах из-за того что просты в установке, ремонте. Такие элементы оснащаются уплотнительными манжетами во избежание прорыва газов в картер и систему охлаждения. Основное преимущество — не нужно даже снимать двигатель с шасси, когда наблюдается износ гильз цилиндров. Мокрые элементы получают из специального серого чугуна с легирующими добавками (хром, марганец, кремний).

Сухие втулки запрессованы в тело БЦ, охлаждающей жидкостью не омываются. Используется почти на всех иномарках, оснащённых алюминиевым двигателем — Honda, Land Rover, Audi, Volkswagen. В гнёзда такого мотора заправляют сухие гильзы блока цилиндров, увеличивающие ресурс и повышающие ремонтопригодность. Наружную поверхность такого элемента разрешено шлифовать, что даёт возможность добиться оптимальной плотности прилегания.

простота ремонта, лучше отводят тепло

меньшая жёсткость картера двигателя

высокая жёсткость картера

хуже отводят тепло

Фосфатированные гильзы

В целях увеличения эффективности и снижения коэффициента трения, внутренние поверхности гильзы цилиндров покрывают фосфатом. Создаётся 3 мкм химическая плёнка нерастворимого вещества, предохраняющего металл от коррозии и создающая высокие антифрикционные свойства.

Фосфатная плёнка — современная разработка, увеличивающая степень поглощения масла вдвое. Для сравнения: фосфатированные гильзы, помещённые в коррозионную камеру, ржавели от 3-процентного хлорида натрия лишь через 2-е суток, тогда как необработанные — уже через 10 минут!

Выбор, определение размеров новых гильз

Перед тем, как подбирать съёмные вставки, изучают строение блока определённого двигателя. На данный момент БЦ бывают всего двух типов — линейные (рядные) и V-образные. Кроме того, они выходят с разным количеством рядов и расположений клапанов (верхнее, нижнее). Толщина стенок и другие особенности тоже имеют значение.

Внутренний диаметр гнезда замеряют микрометрическим нутрометром. Затем втулки подбираются, согласно таблице. Вот на гильзы цилиндров размеры, которые указываются в паспорте самими изготовителями.

Автомобиль и модель двигателя

Номинальный ремонтный размер

1 ремонтный размер

2 ремонтный размер

3 ремонтный размер

Жигули, Ваз-2103, -2107

Жигули, Нива, Ваз-2106, -2121

Лада, Ваз-21083, -09, -10

Chrysler, AMC 242

Видео: гильзовка блока Митсубиси

Мастер описывает процесс гильзования на примере легендарного мотора Mitsubishi 4G69. Втулки он ставит готовые от Мерседеса — 026240-00. Запрессовка проводится специальным оборудованием.

Инструкция: гильзовка блока

Гильза блока цилиндров — это внутренняя оболочка или съёмная металлическая вставка, в которой уже непосредственно перемещается поршень двигателя. Ремонт необязательно проводится с обновлением всех втулок. Они прежде замеряются, после чего специалист выносит решение о замене гильзы цилиндров.

Процедура на мокрых втулках осуществляется так — старая деталь вытягивается, на её место ставится новая. Сухие детали меняются двумя способами: холодным и горячим. Метод термической обработки считается наиболее качественным, так как втулка обрабатывается антиконденсатным составом, а блок нагревается. Новая деталь предварительно окунается в жидкий азот, после чего вставляется в гнездо.

Для вытаскивания старых элементов желательно использовать съёмник гильз цилиндров.

как снимают втулку

Таким образом, процедура состоит из нескольких этапов:

• нагрев блока до 1500 градусов Цельсия;
• обработка вставки специальным составом, избавляющим от водяного конденсата при монтаже;
• охлаждение гильзы в жидком азоте;
• нанесение герметика внутрь гнезда;
• установка или запрессовка втулки, обычно с натягом 0,03-0,04 мм.

Обычно гильзовке сопутствует расточка и хонингование. Соблюдается правильная геометрия гнёзд под новые ремонтные втулки. Если поверхность гнезда не шлифуется, неправильный эллипс передастся впоследствии направляющей вставке. Это влечёт за собой повреждение поршней со всеми вытекающими последствиями. Шлифуют не только цилиндр, но и рабочую (внутреннюю) поверхность гильз. Это делается в целях плотной посадки детали в гнездо.

Ремонтная гильза цилиндра двигателя должна отвечать следующим требованиям:

• их конусность и эллипсность не должна превышать 0,02 мм;
• разность толщины между отдельными втулками быть не более 0,01 мм;
• поверхность соответствовать 8-10 классу точности.

Если готовых гильз нет, они делаются в специальных заготовках. Как правило, для этого используют специальный антифрикционный чугун, полученный центробежным литьём. Такой способ даёт оптимальный результат по соотношению цена/качество. Что-то одно должно быть мягче или твёрже в паре трения.

Разница между чугунным и алюминиевым БЦ

Следует понимать разницу между чугунным и алюминиевым БЦ. Обычная цельная деталь КШМ двигателя, отлитая из чугуна, проблем с гильзованием не имеет. Хотя штатно в таких моторах стальные втулки устанавливаются редко, это успешно проводится вне правил заводского регламента.

Алюминиевые двигатели чаще снабжаются гильзой с завода. Они реже встречаются цельнолитыми. Но штатные втулки для литейного алюминиевого корпуса стоят дорого. Примерная цена гильзы цилиндров — 150 долларов. Это не столь заметно, когда нужно отремонтировать одно гнездо, но получается экономически нецелесообразным при полном восстановление гильз цилиндров.

Единственный оправданный способ — установка чугунных направляющих. Это успешно практикуется мотористами на территории стран бывшего СССР. Главное условие — обеспечить правильный натяг между втулкой и блоком. Перед установкой деталей также крайне важно провести грамотные комплексные замеры, подобрать тепловые зазоры и обеспечить необходимый отвод тепла.

Производятся также блоки из алюминия, не рассчитанные на установку ремонтных поршней. Вернее говоря, изготовитель для них не выпускает ремонтных деталей. Но и такие блоки ремонтируются. Как правило, здесь используют посадочный поясок или специальное нагаросъёмное кольцо гильзы цилиндра.

Нюансы проведения

Гильзование — процесс крайне сложный. Здесь важно просчитывать заранее и учитывать важные тонкости.

1. Если были установлены втулки только в один или два гнезда, то нарушается геометрия в соседних гнёздах. Чтобы минимизировать процент ошибок, используется свободная посадка холодной гильзы в предварительно нагретый блок.
2. Сухие гильзы шлифуют под определённую поршневую группу, хонингуют и после установки в гнёзда. Каждый поршень замеряется, после чего втулки обрабатываются. или подгонка крайне полезна для поршней, которые идеально срабатываются с полостью. Однако после этого такой элемент не подлежит установке в другие гнёзда.
3. Не нуждаются в обработке втулки, покрытые пористым хромом. Например, в двигателях японской компании Isuzu. Здесь используют стальные тонкостенные втулки. Они устанавливаются без натяга и прижимаются болтами, установленными поверх БЦ.
4. Если до гильзовки цилиндры были покрыты никасилом, то использовать в загильзованном ДВС нельзя! В этом случае подбираются кольца от мотора с чугунными гнёздами или поршни дорабатываются.

Отдельно стоит обратить внимание на вставки для моторов, использующих воздушное охлаждение. Устанавливаются цилиндры здесь по отдельности, так как сформировать блок невозможно — элементы должны охлаждаться. Поэтому и гильзы для них выполнены по примеру мотоциклетных, снабжены рёбрами охлаждения.

К картеру втулки фиксируются через медные прокладки и анкерные шпильки, проходящие сквозь головку БЦ или блока цилиндров. Сама ГБЦ ложится на эти шпильки, затягивается стандартно. Таким образом, цилиндры воздушного ДВС надёжно прижимаются, обеспечивается герметизация. Что касается материала вставок для систем воздушного охлаждения, то это монометалл или биметалл. Сами цилиндры бывают чугунными, стальными или сплавными.

Никасиловое покрытие

Цилиндры, покрытые никасилом или галникалом, расточке не подвергают (галникал — аналог никасила). Такие блоки производятся немецкими компаниями Kolbenschmidt и Mahle для автомобилей БМВ с двигателями M52B20, M52B23, M52B28 и других. А ещё некоторые силовые установки автомобилей Ford, Honda, Toyota, Mazda, Opel. Преимущество технологии — снижение веса, более стабильный температурный режим.

Вообще, принято считать, что ремонт гильзы цилиндра «одноразового» двигателя невозможен. Лишь менять шорт-блок или мотор, блок в сборе. С другой стороны BMW спокойно перешёл на чугунные залитые гильзы. Его примеру последовали и другие производители.

Примерная стоимость замены и сроки в автосервисах

Гильзование проводится на стационарном оборудовании, которое есть в крупных автосервисах. Здесь же работают квалифицированные автомеханики, умеющие выносить грамотные решения. На месте удастся купить гильзу цилиндра.

Примерные цены на гильзование (рубли), в зависимости от модели автомобиля:

• ВАЗ, ГАЗ без заводских гильз — 1500-2000;
• УАЗ со штатными втулками — 5000-6000;
• чугунный блок иномарок с рядным мотором — 2000-3000;
• алюминиевый с рядным ДВС — 4000;
• V-образный чугунный — 3500-4000;
• V-образный алюминиевый — 4000-5000.

Отдельно стоит услуга изготовления втулок. Для отечественных машин и иномарок это стоит одинаково (2000 рублей). Также порознь считается цена подгонки мокрых вставок по высоте и работы по герметизации. А ещё в сервисах дополнительно проводится дефектация гильз цилиндров.

Преимущества ремонта или восстановления гильзы неоспоримы. Это возможность неплохо сэкономить на капитальном ремонте, ведь новый блок цилиндров — большие деньги. Кроме того, БЦ является номерной деталью силового агрегата. Установка нового по закону требует разрешения. А в нашей стране это занимает много времени, так как не устранены ещё ошибки бюрократического аппарата.

Источник