Чем осуществляется герметизация между гильзами и блоком
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:
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
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:
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:
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.
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:
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.
Гильзовка блоков цилиндров
Принципиально все двигатели с цилиндрами и поршнями устроены одинаково (мы не говорим сегодня, например, о роторных двигателях), и получают износ цилиндров примерно одинаковым путем — при штатной работе поршневых колец по поверхности цилиндра, или из-за нештатных обстоятельств (задиры, царапины). А вот их ремонт уже сильно зависит от нюансов конструктивного исполнения. Об этом мы сегодня и поговорим.
Классифицировать двигатели можно по многим критериям. Рассмотрим ту классификацию, которая относится к гильзовке.
Гильзы и безгильзовые двигатели
Существуют два исполнения: либо рабочая поверхность цилиндра является материалом блока цилиндров, либо рабочей поверхностью является гильза, запрессованная или залитая в цилиндр.
Блок цилиндров без гильзы. Рабочая поверхность цилиндра – материал блока
Блок цилиндров с гильзой. Поршневые кольца работают по поверхности гильзы, не контактируя с материалом блока цилиндров
Это грубая классификация. Далее она разделяется на несколько веток, в зависимости от материалов блока цилиндров и материала гильз. Многообразие конструктивных исполнений не исчерпывается нижеперечисленными вариантами, однако смело можно сказать, что большинство наиболее распространенных вариантов перечислено.
Чугунный блок цилиндров без гильз
Цилиндры в блоке цилиндров выполнены сразу в рабочем размере, расточены и отхонингованы, поршневые кольца работают прямо по материалу блока.
Чугунный блок цилиндров без гильз
Тот же блок, вид вблизи. Видно, что гильзы нет, рабочая поверхность цилиндра — непосредственно материал блока
Как правило, такие блоки цилиндров предусматривают ремонтные размеры. Если износ невелик, цилиндры растачиваются в ремонтные размеры, и устанавливаются ремонтные поршни. Если износ превышает ремонтный размер или для данного двигателя не выпускаются поршни ремонтных размеров — под поршни номинальных размеров подбирается или изготавливается гильза соответствующих размеров, блок растачивается под посадку гильзы и гильзуется.
Чугунный блок цилиндров с чугунными гильзами
Цилиндры в блоке цилиндров изначально выполнены под прессовую посадку гильз. Гильзы запрессованы, и поршневые кольца работают по ним.
Здесь видно, что в чугунный блок запрессована гильза
В этой конструкции замена гильз — штатный технологический маршрут.
Алюминиевый блок цилиндров с чугунными гильзами
В этой конструкции гильзы из чугуна заливаются в блок цилиндров на этапе производства.
Заводские гильзы при этом имеют неровную внешнюю поверхность:
Это не огрех производства, а сделано специально для того, чтобы гильза была неподвижна относительно блока. В то же время это не позволяет просто выпрессовать гильзу из блока. Приходится снимать материал гильзы на расточном станке.
Стадии ремонта блока цилндров
Ниже приведены основные стадии ремонта такого блока. Так выглядит блок, подготовленный к установке гильз. Видно, что три гильзы слева уже вставлены, а четвертая — еще нет:
А так выглядит расточенный цилиндр вблизи. Сверху виден буртик под гильзу с верхним упором:
Алюминиевый лок цилиндр расточен
А так выглядит сама гильза с верхним упором:
Так гильзы выглядят, будучи установленными в блок:
Алюминиевый блок гильза вставлена
Алюминиевый блок цилиндров без гильз
Если поршневые кольца будут работать прямо по алюминию — алюминий достаточно быстро износится. Чтобы этого избежать, существует ряд способов. Первый способ – нанесение специального покрытия на алюминиевые стенки цилиндра. Примером такой технологии служит Nikasil – сплав никеля и кремния. В истории марки BMW был период выпуска двигателей с таким покрытием. Практика показала, что это покрытие достаточно часто «осыпается», поэтому производители двигателей от него отказались. Тем не менее, определенное количество автомобилей с такими двигателями до сих пор ездит по дорогам.
Для таких блоков цилиндров не предусматриваются ремонтные размеры — при расточке будет снято специальное покрытие, и все свойства стенки цилиндра будут утеряны. Поэтому аналогично безгильзовым чугунным блокам, под номинальный размер поршня подбирается или изготавливается гильза, под размер которой растачивается блок. Строго говоря, производитель не одобряет такого решения – поршневые кольца имеют некие особенности, ориентированные на работу именно по никасилу. Однако сложившаяся практика подтверждает, что после установки в такие блоки гильз из серого чугуна данные двигатели ходят долго и без проблем.
Другой вариант – изготовление блока из сплава алюминия и кремния, например, так называемый «Алюсил». В этом случае стенка цилиндра – опять же, материал блока, как и в случае с чугунным блоком без гильз. Цилиндры также проходят специальную обработку, «вскрывающую» зерна кремния в сплаве, что повышает долговечность покрытия. Увы, это не делает двигатель вечным – такие цилиндры также изнашиваются.
Алюсил блок под расточку
Видно отсутствие гильзы в алюминиевом блоке. Поршневые кольца работают прямо по стенке цилиндра
Алюсиловые блоки цилиндров обычно имеют ремонтные размеры, поэтому, если износ не слишком велик, можно расточить его в ремонтный размер, установить ремонтный поршень, и двигатель будет ездить дальше. Если же износ слишком велик – производитель предусматривает гильзовку блока специальными алюсиловыми гильзами. Беда в том, что такие гильзы очень дороги, поэтому более выгодной является установка обычных гильз из серого чугуна. Как и в случае с никасилом, производитель не предусматривает использования таких гильз, однако сложившаяся практика подтверждает, что после такой гильзовки двигатели достаточно долговечны.
После расточки блок с алюсиловым покрытием выглядит так:
Алюсил блок расточен
Фотография после установки гильзы не приведена, так как не имеет принципиальных отличий от фотографии предыдущего двигателя с установленной гильзой.
«Мокрые» и «сухие» гильзы
Двигатели с гильзами разделяются на две категории: «мокрые» гильзы напрямую контактируют с охлаждающей жидкостью, а в двигателях с «сухими» гильзами охлаждающая жидкость от гильз отделена.
Для двигателя с «мокрыми» гильзами их замена является штатной операцией, и для их замены не требуется специального оборудования. Важно уделить достаточно времени замене уплотнений между гильзой и блоком цилиндров — во избежание утечек охлаждающей жидкости.
Все перечисленные в предыдущем разделе конструкции являются конструкциями с «сухими» гильзами. Вот так выглядит блок с «мокрыми» гильзами:
Стык гильзы с блоком ближе:
Так выглядит посадочное место под «мокрую» гильзу. На фотографии — посадочное место под гильзу с верхним упором:
На двигателях с «мокрыми» гильзами часто присутствует коррозия в месте сопряжения гильзы с блоком цилиндра. Эту коррозию необходимо удалять при ремонте:
Поверхность гильз, контактирующая с охлаждающей жидкостью, тоже может страдать от коррозии. Выглядит это страшновато, но по существу на работоспособность никак не влияет:
Отдельно надо упомянуть конструкцию «opendeck», где цилиндры соединены с блоком только в нижней части. Иногда эту конструкцию называют «мокрыми» гильзами, что неверно. Это — конструкция с «сухими» гильзами, запрессованными или залитыми в материал блока цилиндров.
Несмотря на отсутствие верхних перемычек у цилиндров, видно, что гильзы не контактируют с рубашкой системы охлаждения — жидкость омывает только тело блока
Нюансы технологического процесса
Когда начинаешь описывать процесс, всегда сначала кажется, что описывать толком и нечего Расточили блок под внешний размер гильзы, запрессовали гильзу, на этом практически все. Казалось бы, ничего сложного. Однако же, нет.
Тем не менее, в отдельных случаях встречаются и гильзы, поставляемые сразу отхонингованными и не требующими дополнительных действий после установки в цилиндр.
Некоторой «страховкой» от такой ситуации служит порядок технологических операций. Если гильза «сидит» недостаточно плотно, то при хонинговании ее «поднимет» и она начнет выступать относительно плоскости сопряжения с головкой. Если же проход по плоскости выполнять после хонинговки – есть риск, что выступающая часть гильзы просто будет сточена, и факт недостаточно плотной посадки останется незамеченным.
Двигатели VR6
Отдельно имеет смысл рассмотреть работу с блоками цилиндров у двигателей VR6. В отличие от других блоков, здесь цилиндры «выходят» под углом к плоскости сопряжения блока цилиндов с головкой, что затрудняет установку на расточной станок.
Блок сначала устанавливается «начерно», примерно. После этого в расточной станок устанавливается вместо резца головка с часовым индикатором, и проходится по окружности цилиндра в верхней и нижней части. Таким образом можно точно проконтролировать, вертикально ли установлен цилиндр.
Головка с часовым индикатором выглядит так:
Обязательно ли гильзовать все цилиндры?
Иногда возникает вопрос, обязательно ли гильзовать все цилиндры? Можно ли обойтись ремонтом только одного цилиндра?