Блок цилиндров двигателя

Блок цилиндров и головка блока цилиндров двигателя. Устройство блока цилиндров двигателя, материалы изготовления. Устройство головки блока цилиндров, ГБЦ

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.

Источник: http://scart-avto.ru/remont/blok-tsilindrov-dvigatelya-ustroystvo-printsip-raboty-i/

История

После появления поршневых двигателей, в целях улучшения равномерности вращения, массогабаритных показателей, увеличения КПД (искровые) и снижения вибрации, были созданы многоцилиндровые конструкции[4]. На ранних двигателях, ввиду технологических трудностей, картер кривошипного механизма присоединялся на болтах, часто были отдельными цилиндры, рубашки охлаждения, водяные и масляные трубки.

По мере развития технологий литья и станочной обработки (то есть, уменьшения вероятности брака столь сложной детали) блок цилиндров объединил в себе верхнюю часть картера и все цилиндры[5]. Это уменьшило количество деталей, их суммарный вес, и увеличило жёсткость (что позволяет, например, форсировать двигатели по наддуву). Сейчас такие названия как «блок двигателя», «блок цилиндров», «блок» можно услышать в сервисе или среди водителей, и все они относятся именно к этой единой детали. Блок-картером является деталь, объединяющую в себе блок и все стенки картера (часто это ), но и её обычно называют так же[6].

Однако трудности транспортного характера всё ещё вынуждают изготавливать крупноразмерные судовые двигатели с отдельным картером, отдельными цилиндрами, отдельными головками. Главные судовые дизели столь велики (сотни тонн[7]), что перевозятся по железной дороге частями и монтируются краном на месте. Из эксплуатационных соображений их блоки и картеры имеют многочисленные люки для обслуживания и проверки[7], и даже головки цилиндров могут иметь .

Источник: http://wiki2.org/ru/Блок_цилиндров

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.

Она составляется заводом-изготовителем.

Источник: http://scart-avto.ru/remont/blok-tsilindrov-dvigatelya-ustroystvo-printsip-raboty-i/

Компоновка и характеристики блока цилиндров

Расположение цилиндров

Компоновка блока определена выбранным расположением цилиндров. Рядная компоновка технологически самая простая, даёт довольно тяжёлый блок, зато расточка его не представляет трудностей. Варианты коленвала — полноопорный и неполноопорный[24], установка на шарикоподшипниках или вкладышах[25]. Блок может иметь проходы для жидкости между цилиндрами или (реже, на малоразмерных) не иметь их. В последнем случае экономятся размеры и масса. Рядное расположение цилиндров самое распространённое в крупных судовых дизелях, где удобство сборки и обслуживания важнее литровой массы.

V-образный двигатель имеет два варианта исполнения блока — со смещением левого и правого блоков между собой (рядом стоящие шатуны на шейке), либо без смещения (прицепной шатун, неравные степени сжатия на левом и правом блоках). Коренные подшипники также скольжения либо качения. Эти первые два варианта (рядный и V-образный) широко распространены в автомобилестроении. Среди прочих требований, для многоблочных бывает труднее удовлетворить условию полного уравновешивания двигателя для числа цилиндров менее 12, в то время как рядный 6-цилиндровый двигатель — полностью уравновешен[26]. Блок «перевёрнутого» V-образного двигателя Юнкерса принципиально отличался мало, основные его различия в прикреплённых деталях (такие двигатели имели широкое распространение в поршневой авиации).

W-образный и звездообразный двигатели[27] дают ещё более компактный блок и короткий вал, что снижает вес блока двигателя, но обладают меньшей жёсткостью, чем два первых варианта, и сложны в ремонте. Широко применялись до вытеснения газовыми турбинами в судах на воздушной подушке, катерах-охотниках (пограничных), винтовой авиации. Звездообразные до сих пор имеют применение на некоторых типах вертолётов. Для сохранения необходимого уровня надёжности требуют высокой культуры производства и трудоёмкого обслуживания/ремонта. Стоимость таких моторов довольно велика.

Во всех случаях размеры блока определяются тремя величинами — диаметром цилиндра, ходом поршня, и количеством цилиндров. Блок является сложной деталью, испытывающей знакопеременное сложное нагружение с термическими нагрузками, поэтому может быть рассчитан лишь приблизительно. После изготовления нового варианта блока цилиндров его подвергают длительным испытаниям на моторном стенде, для отыскания и устранения слабых мест конструкции, в том числе, используя тензодатчики. Блок цилиндров должен иметь достаточную (высокую) жёсткость, чтобы избежать недопустимой овализации цилиндров и задира поршней. Важна также жёсткость картера, обеспечивающая надёжную работу без задиров рамовых (коренных) подшипников, а также достаточный отпуск перед расточкой постелей, чтобы избежать их несоосности при возможном короблении блока.

Диаметр и количество цилиндров либо определяются заказчиком (преемственность конструкции, форсировка и доводка), либо вычисляются по результатам теплового расчёта, и уточняются в процессе доводки. Обычно при моторных испытаниях выявляются и устраняются слабые места блока цилиндров. Для увеличения жёсткости блока цилиндров в сборе с картером, ось разъёма картера выполняют ниже оси вала; в некоторых случаях применяют рамную конструкцию подшипников даже на автомобильных моторах (Mitsubishi Mini Cab, мотор 0.8L).

Наиболее чисто и точно обрабатывают следующие поверхности блока: постели коренных подшипников, отверстие под распредвал (или втулки распредвала), посадочные поверхности гильз (при их наличии), поверхность цилиндров, плоскость или плоскости сопряжения с головками блока. Чистота и ровность этих поверхностей имеет большое значение при сборке, даже небольшой приставший кусочек прокладки (ржавчина, вмятина, трещина) может привести к прорыву в этом месте масла, тосола или газов, испортив долгий труд моториста. Поэтому плоскости осматривают и зачищают особенно тщательно, а постели и втулки проверяют нутромером на размер и некруглость (при затянутых бугелях). При повреждении плоскостей их чаще всего требуется шлифовать[28], причём при сборке понадобится учесть изменение размера (например, увеличение выступания поршня) и принять нужные меры (например, подрезать поршни).

Тип охлаждения

Основные варианты — водяное и воздушное охлаждение[29]. Масляное применяется для некоторых двигателей специальной конструкции с повышенным КПД, работающих на растительных маслах. Водяное охлаждение (антифриз) применяется чаще всего, позволяя большую свободу в месте расположения выхода горячего воздуха (включая использование его для отопления салона в зимнее время). Транспортные двигатели на машинах, движущихся с большой скоростью, легко рассеивают тепло в радиаторе, используя набегающий поток воздуха. Поскольку с увеличением отдаваемой двигателем мощности растёт и скорость обдува радиатора, характеристики эти согласованы.

Воздушное охлаждение требует оребрения цилиндров, которые в таких двигателях почти всегда выполняются отдельными. Преимуществом является механическая простота и снижение массы, быстрый выход двигателя на рабочий тепловой режим. Однако усложняется задача поддержания оптимального теплового режима в широком интервале нагрузок и температуры поступающего воздуха. Кроме того, такой двигатель более шумен («звонок»), так как шум сгорания сквозь тонкие стенки гильзы передаёт вибрации на высокие рёбра охлаждения. Поэтому такой вариант охлаждения в автомобилях уже не популярен, но встречается в стационарных двигателях, культиваторах, газонокосилках, тракторах и мотоциклах; имел широчайшее применение в авиационных поршневых двигателях.

При водяном охлаждении блок может иметь вставные гильзы либо изготовлен заодно, т.е. отверстия расточены в самой отливке блока. Первый вариант чаще у малоразмерных, особенно рядных блоков. Водяные каналы могут идти последовательно от цилиндра к цилиндру (малоразмерные либо устаревшие модели), либо параллельно. В последнем случае распределение воды обеспечивается каналами в головке (головках) блока цилиндров[30].

Современные блоки имеют небольшую высоту рубашки охлаждения, 50-60% длины гильзы, в отличие от старых конструкций. Это уменьшает объём жидкости (ускоряет прогрев), и вполне достаточно для поддержания теплового режима цилиндра (так как теплоотдача в нижней части гильзы сравнительно невелика).

Тип смазки

Выбранный тип смазки — разбрызгиванием, центральная или индивидуальная под давлением, — определяет расположение масляных отверстий, сверлений в постелях и коленчатом валу. Индивидуальная под давлением (с подводом масла к каждой постели) наиболее распространена, центральная до сих пор применяется на устаревших дизелях (УТД-20, 7Д6, 7Д12).

Наличие съёмных гильз

Имеет свои плюсы и минусы. При этом всегда ускоряется ремонт, так как расточка заменяется на простую замену гильзы, нет необходимости в ремонтных размерах, меньше отклонения толщины цилиндра при изготовлении, упрощается отливка блока, есть возможность применить более качественный чугун в гильзах, чем в блоке из серого чугуна. Некоторые двигатели без гильз имеют вставку из качественного чугуна в верхней части цилиндра, как более дешёвое решение проблемы ресурса.

Однако, установка гильз удорожает и отчасти снижает надёжность (пропуск жидкости по нижнему уплотнению). Кроме того, такой блок всегда тяжелее, так как гильза работает на сжатие, а блок растягивается (более длинное силовое замыкание). При базировании гильзы сверху утяжеление уменьшается. Увеличивается и объём механической обработки[31]. Иностранные дизели среднего размера чаще всего имеют базирование гильзы посередине, чтобы соответственно сократить высоту рубашки охлаждения и уменьшить утяжеление против варианта с нижним базированием. Съёмные гильзы имеют обычно от 2 до 3 уплотнительных колец, причём в иностранной практике нижнее кольцо часто является страховочным, и перед ним имеется сверление для выхода антифриза наружу. Если из сверления начинается течь — значит, верхние кольца потеряли упругость (перегрев), и двигателю нужен ремонт. Эта конструкция исключает попадание антифриза в масло с вероятным задиром коленвала, и потому очень удачна.

Источник: http://wiki2.org/ru/Блок_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.

Гильзы

«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».

Источник: http://techautoport.ru/dvigatel/mehanicheskaya-chast/blok-cilindrov-i-golovka-bloka-cilindrov.html

«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.

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

Источник: http://scart-avto.ru/remont/blok-tsilindrov-dvigatelya-ustroystvo-printsip-raboty-i/

Шестой движок — описание технических характеристик

Основные технические характеристики мотора:

1. Блок 2106 цилиндров изготовлен из чугуна.
2. Питание производится по карбюраторной схеме.
3. Тип мотора — бензиновый, рядный.
4. Число цилиндров в блоке равно 4.
5. Каждый цилиндр диаметром 79 мм оборудован двумя клапанами.
6. Величина хода поршня равна 80 мм.
7. Степень сжатия движка равна 8,5 атмосфер.
8. Мощность двигателя ВАЗ 2106 — 75 лс.
9. Обороты равны 5400 об/мин.
10. Величина крутящего момента 116 Нм.
11. Рекомендуемое топливо — АИ 92.
12. Вес двигателя ВАЗ 2106 в сборе равен 121 кг.
13. Замена масла в двигателе ВАЗ 2106 — требуемое количество 3,5 литров.
14. Виды рекомендованных марок моторного масла:10w-40,5w-40, 15w-40, 5w-30.
15. Тюнинг ВАЗ 2106 — лошадиный равен 200.

Каждая инженерная доработка привела к значительному улучшению конструкции, о чем свидетельствует представленная характеристика двигателя ВАЗ 2106.

Источник: http://toyota-chr2.ru/servis/blok-dvigatelya.html

Почему появляются задиры?

Причин этому явлению несколько:

Естественный износ. В данном случае задиры возникают не раньше, чем через 200 тысяч километров. Нередки случаи, когда дефекты отсутствовали спустя 500 и более тысяч километров.Несвоевременная замена масла или езда с низким уровнем. В результате, теряется эластичность пленки и двигатель работает «на сухую». Кольца трутся о поверхность стенок, образовывая задиры. Специалисты рекомендуют производить замену масла каждые 10 тысяч километров.Нарушение температурного режима двигателя. Это может спровоцировать не только царапины на стенках цилиндров, но и дефекты головки блока.Проникновение в камеру инородных предметов. Это может быть пыль от грязного воздушного фильтра. Иногда — металлическая стружка от забитого масляного фильтра. Чтобы не допустить этого, меняйте данные расходники раз на 10 тысяч километров.Использование топлива с ненадлежащим октановым числом. Может повлечь за собой детонацию, задиры и прогар клапанов.

Источник: http://toyota-chr2.ru/servis/blok-dvigatelya.html

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.

Источник: http://scart-avto.ru/remont/blok-tsilindrov-dvigatelya-ustroystvo-printsip-raboty-i/

Обзор основных деталей блока цилиндров

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

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

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

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

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

Удачи вам при изучении и эксплуатации блока цилиндров двигателя.

Источник: http://carnovato.ru/blok-cilindrov-dvigatelja/

Устройство блока цилиндров

Сами цилиндры вырезаются в блоке при помощи токарного станка.

Они должны быть гладкими и устойчивы к износу и высокой температуре. Гладкость придается при помощи процедуры хомингования, прочность – при помощи термообработки металла.

На двигателях старого образца цилиндры «гильзовались» – внутрь просверленного отверстия цилиндра вставлялась гильза, внутри которой поршень совершал возвратно-поступательные движения.

На современных автомобилях цилиндры «гильзуют» только в критических случаях капитального ремонта ДВС.

Проблемы с блоком связаны в основном со стачиванием стенок цилиндров в процессе эксплуатация двигателя.

Чтобы избежать повышенного износа стенок цилиндра, а также деталей цилиндропоршневой группы, необходимо регулярно менять смазочные и фильтрующие материалы.

При определении износа цилиндра используется термин «выработка на цилиндре».

Она измеряется специальным прибором – нутрометром, которые могут быть…

Если выработка превышает предельно допустимое значение, то блок цилиндров отправляют на расточку до следующего ремонтного размера поршней.

Если цилиндры изношены настолько, что расточка не поможет, то их загильзовывают.

Однако к этому методу прибегают редко, и блок полностью заменяют на новый.

После расточки блока обязательно уточните у токаря, под какой размер поршней расточены цилиндры (если вы сами ему об этом не сказали), чтобы приобрести поршни нужного ремонтного размера.

В противном случае блок вам долго не прослужит, и через пару тысяч километров пробега вы вновь вернете его на токарную обработку.

Помните, что при ремонте блока ошибка в 0,1 мм может оказаться фатальной. Поэтому заранее запаситесь терпением и необходимым инструментом. Особенно важно иметь под рукой микрометр.

Источник: http://scart-avto.ru/remont/blok-tsilindrov-dvigatelya-ustroystvo-printsip-raboty-i/

Примечания

Источник: http://wiki2.org/ru/Блок_цилиндров

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.

(4 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка…

Источник: http://techautoport.ru/dvigatel/mehanicheskaya-chast/blok-cilindrov-i-golovka-bloka-cilindrov.html

Вечный спор — чугун или алюминий? Какой двигатель лучше?

Многие из вас даже не догадываются из чего изготовлен блок цилиндров вашего авто, и еще больше не в курсе, что такое блок цилиндров. Здесь нет ничего постыдного, данная информация, как правило, не афишируется производителем как, например, количество подушек безопасности или набор опций, повышающих уровень комфорта в авто.

Информация о блоке цилиндров известна лишь тем, кто этим интересуется, а это происходит в двух случаях: либо вы подыскиваете себе новый автомобиль, либо у вас проблемы с мотором. Есть еще третий вариант — у вас проблемы с мотором, и вы подыскивает себе автомобиль

Источник: https://savemotor.ru/vechnyj-spor-chugun-ili-alyuminij-kakoj-dvigatel-luchshe/

Источник: http://toyota-chr2.ru/servis/blok-dvigatelya.html