СтатьиВ статье говорится о том, каковы функции гильзы цилиндра. Эта деталь бывает нескольких видов. В ходе эксплуатации возникают различные дефекты гильзы, и возникает необходимость ее замены. Важно правильно подобрать размеры новой гильзы
Лого https://rad-star.ru/
Гильза цилиндра: виды, дефекты, замена

Гильза цилиндра: виды, дефекты, замена

Гильза цилиндра: виды, дефекты, замена
18.10.2022
(Голосов: 1, Рейтинг: 5)

Что это такое? Гильза цилиндра – это элемент двигателя внутреннего сгорания. Она представляет собой вставку, которая необходима для задержки масла на своих стенках. Ее наличие защищает блок цилиндров от преждевременного износа.

Какие бывают? Существуют несколько вариантов гильз цилиндра. Обычно их разделяют на «сухие», «мокрые» и для двигателей с воздушным охлаждением. Каждая из них имеет свои особенности функционирования.

 

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Задачи гильзы цилиндра
  • Виды гильз цилиндра
  • Возможные дефекты гильз цилиндра
  • Подбор размера новых гильз цилиндров
  • Этапы замены гильзы цилиндра
  • Что автолюбители говорят про гильзы цилиндра

Задачи гильзы цилиндра

Словосочетание «гильза цилиндра» обычно не применяется, но лишь потому, что все предпочитают говорить просто – «цилиндр», так как, по сути, гильза им и является. Также гильзу можно рассматривать как втулку, внутри которой ходит поршень. Вместе с головкой блока цилиндров гильза образует камеру сгорания.

Вне всякого сомнения, гильза цилиндра – это деталь в двигателе внутреннего сгорания, которая испытывает наибольшие нагрузки. Это и тысячеградусная температура сгорающей топливно-воздушной смеси, и давление расширяющихся газов, и трение уплотнительных колец поршня, и даже коррозия.

Задачи гильзы цилиндра

Внутренняя поверхность гильзы еще называется рабочей. Внутри цилиндра поршень совершает возвратно-поступательные движения. Уплотнительные кольца воздействуют на рабочую поверхность гильзы цилиндра, и только подаваемая смазка уменьшает износ ее стенок. Но в моменты изменения направления движения поршня происходит разрыв масляной пленки, и появляется так называемое граничное трение.

Также гильза, а точнее, ее верхняя часть, подвергается особому виду коррозии – электрохимической. Если разобраться, то в основе ржавления металла всегда лежит разность потенциалов, однако в случае с цилиндром крайне любопытна сама причина такой коррозии – большая разность температур между нижней и верхней частями гильзы, которая и вызывает дисбаланс электрических полей в разных частях одной детали.

Кроме коррозии, на гильзу также оказывают механическое воздействие радиальные нагрузки, которые передает на поршень колеблющийся в двух плоскостях шатун. Если стенки гильзы имеют недостаточную толщину, то это может привести к ее разрушению.

Поэтому для противодействия всем указанным разрушающим факторам гильзы цилиндров должны удовлетворять следующим требованиям:

  • повышенная жесткость и высокие прочностные характеристики стенок, а также посадочных поясков;
  • износостойкость;
  • абсолютная герметизация стыков;
  • технологичность и максимально возможная простота конструкции.

По рабочей плоскости гильзы скользит не поршень, нет. Непосредственный контакт осуществляется с уплотнительными кольцами, которые и создают деструктивное трение. Чтобы его ослабить, рабочая плоскость цилиндра подвергается высокоточной обработке с достижением некоторой шероховатости поверхности. Данный процесс называется хонингованием. 

Визуально это выглядит, как будто на внутренние стенки цилиндра нанесли некую отражающую субстанцию. Разумеется, никто ничего туда не наносит, но из-за такого эффекта рабочая поверхность гильзы еще называется зеркалом цилиндра.

серый чугун

Из чего же изготавливают гильзы цилиндров? С учетом всех перечисленных нагрузок, а также повышенных требований к прочности, создается представление, что гильзы должны изготавливаться из какого-то «космического» металла! Но нет, все намного проще – их делают из серого чугуна, потому что он отвечает всем (в том числе, повышенным) техническим требованиям. 

Он отлично держит масляную пленку, чугун стоек к износу трением, также имеет относительно высокую коррозионную устойчивость, особенно если его легируют хромом, молибденом, фосфором, ванадием и медью.

Разумеется, некоторые блоки цилиндров выполняются как единая деталь для всех «банок» сразу. Но такое производство менее технологично, и этот процесс является более дорогостоящим, чем в случае производства гильз по отдельности. Кроме того, выход из строя «сепаратной» гильзы цилиндра влечет более дешевый ремонт – замену. Когда же блок единый, то его замена обойдется существенно дороже.

Виды гильз цилиндра

По типу конструкции гильзы подразделяются на 3 основные группы:

 «Мокрые» гильзы цилиндров

ДВС, работающий с водяным охлаждением, имеет, соответственно, полость в блоке цилиндров, называемую водяной рубашкой. Фактически, гильзы непрерывно омываются охлаждающей жидкостью, чтобы не допустить их перегрева и, как следствие, не произошло заклинивания перегретых поршней в цилиндрах (из-за нерасчетного термического расширения). Такая схема называется «мокрой». Разумеется, в этом случае отвод тепла более эффективен, однако картер с такой схемой крепления цилиндров имеет меньшую жесткость.

Данная схема «сепаратных мокрых» гильз имеет и еще одно преимущество – высокую ремонтопригодность, а потому она чаще всего применяется в двигателях для тракторов, специальной техники и даже танков и других боевых машин.

«Мокрые» гильзы не нуждаются в доработке (например, в обточке) перед установкой. Изношенные гильзы просто заменяют без ремонта, при этом мотор даже не нужно демонтировать.

Поскольку «сепаратные» гильзы крепятся в картере по отдельности, то это автоматически означает наличие зазоров в местах соприкосновения гильз и корпуса блока цилиндров. А значит, потенциально может произойти прорыв газообразных продуктов сгорания топлива в рубашку или же, наоборот, просачивание охлаждающей жидкости в камеру сгорания (особенно если есть проблемы с системой зажигания и топливо на нескольких тактах не воспламеняется и не создает внутреннего давления).

Для предотвращения таких прорывов гильзы комплектуются уплотнительными прокладками. Хонингование внутренней поверхности цилиндра производится еще и затем, чтобы на ней образовывалась и могла стабильно удерживаться масляная пленка для уменьшения трения о стенки поршневых уплотняющих колец. Практически все современные автомобили оснащаются «мокрыми» гильзами.

«Сухие» гильзы

Так называются те гильзы, которые не имеют непосредственного соприкосновения с охлаждающей жидкостью. Это не значит, что двигатели с «сухими» гильзами – это моторы с воздушным охлаждением. Чугунная гильза вставляется в корпус блока цилиндров двигателя, выполненного из более легкого металла. Таковы, например, некоторые двигатели производства HONDA, Volkswagen, Land Rover, VOLVO, AUDI.

«Сухие» гильзы крайне удобны с точки зрения проведения капитального ремонта двигателя. Их можно не менять, а растачивать, причем несколько раз, продлевая тем самым ресурс мотора.

«Сухие» гильзы

Японский автопроизводитель ISUZU устанавливает в двигатели собственного изготовления тонкостенные стальные гильзы, которые к тому же покрыты изнутри пористым хромом. Механической обработке такие детали подвергать нельзя. Они размещаются в блоке цилиндров без натяга, но с незначительным усилием и фиксируются, во-первых, за счет широкого бурта, которым гильза прижимается к головке блока, а во-вторых, за счет термического расширения металла, в результате чего гильзу распирает в посадочном отверстии.

Поскольку «сухие» гильзы являются пассивными элементами в двигателе с точки зрения обеспечения прочности корпуса силового агрегата (то есть гильзы не несут нагрузки), за них это делает сам корпус. А блок цилиндров при этом может иметь сложное сечение с многочисленными ребрами жесткости. Поэтому конструкция ДВС с «сухими» гильзами потенциально имеет большую прочность.

Гильзы цилиндров для двигателей с воздушным охлаждением

Блок-картерный тип отливки блока цилиндров для «сухих» гильз в данном случае неприменим. Из-за подобного усложнения неизбежно ухудшится теплоотвод от области камеры сгорания. Поэтому в ДВС с воздушным охлаждением используют литые цилиндры с оребрением для лучшей теплоотдачи. Ребра располагаются перпендикулярно оси цилиндра (но параллельно вектору движения мотоцикла, если речь о нем, чтобы обдувающие потоки воздуха эффективнее снимали тепло с ребер).

Гильзы цилиндров с воздушным охлаждением крепятся к верхней части картера ДВС (где располагается коленвал) с помощью анкерных шпилек. Такие гильзы могут быть монометаллическими (то есть изготовлены из металла одного вида) или же биметаллическими (то есть из сплава).

Возможные дефекты гильз цилиндра

Трещины

С учетом того, что наиболее распространенным металлом, из которого изготавливаются гильзы цилиндров, является хрупкий чугун, нет ничего удивительного в том, что под воздействием высокой температуры и поперечных динамических нагрузок в гильзах могут образовываться трещины. 

Кроме того, среди причин возникновения растрескиваний металла значатся: ударные нагрузки или сотрясения, замерзание охлаждающей жидкости, перетяжка болтов блока цилиндров, перекосы при запрессовке самих гильз и многие другие.

Но чаще всего трещины возникают из-за температурных перепадов: сильного нагрева и стремительного охлаждения (например, в условиях крайнего севера).

Износ наружной поверхности гильз цилиндров

В «мокрых» гильзах их внешняя поверхность постоянно контактирует с охлаждающей жидкостью. Поэтому повреждения здесь могут происходить из-за кавитационного изнашивания либо коррозии. Чтобы не допускать последнего указанного фактора, следует заливать в систему охлаждения инертный антифриз, который к тому же имеет дополнительные противопенные и другие защитные присадки.

На первый взгляд кажется, что главное – это не допускать дефектов на внутренней поверхности гильзы, но повреждения на внешней также приводят к разрушению детали, к образованию протечек охлаждающей жидкости внутрь картера, смешению антифриза с маслом и повреждению всех смазываемых трущихся частей. Кроме того, масло тоже может попасть в систему охлаждения ДВС, что чревато регулярными перегревами мотора.

Излом бурта

Причинами такой поломки могут стать:

  • посторонние частицы, которые не были удалены при запрессовке гильзы;
  • перекос седла буртика в блоке цилиндров;
  • некондиционная или просто неподходящая прокладка головки блока;
  • неаккуратное следование технологическим требованиям при восстановлении ресурса двигателя, в результате чего бурт может быть поврежден.

Очень важно вовремя заметить такой дефект. Если запустить двигатель со сломанным буртом, то такая гильза может провалиться в сторону коленчатого вала. И как только излом окажется выше первого поршневого кольца, оно просто выскочит из места излома. Во время обратного хода поршня произойдет вдавливание гильзы, а коленвал, скорей всего, разобьет ее на части. В итоге будут повреждены: сама гильза (полностью), поршень (полностью), коленвал (частично), шатун (полностью). И хорошо, если не разрушатся элементы других цилиндров.

Излом бурта

Износ посадочных поясков гильзы

Этот износ имеет отношение к кавитационному истиранию. Основной его признак – глубокие раковины на поверхности поясков. Это следствие коррозионного воздействия.

Разумеется, все вибрации, которые возникают при работе ДВС, отражаются и на гильзах цилиндров, причем в первую очередь. Это приводит к постепенному истиранию посадочных поясков.

Чаще всего можно наблюдать овальности посадочных поясков именно из-за кавитационного воздействия. Кроме того, в зазорах поясков может откладываться накипь, что также будет приводить к постепенному изменению формы гильзы в данном месте.

Износ посадочных поясков гильзы

Износ внутренней поверхности цилиндров

Самое неприятное воздействие на зеркало цилиндра производит абразив. Случается это в тех случаях, когда установлен некачественный или бракованный воздушный фильтр или же в воздуховоде образовались дыры. Кроме того, мелкодисперсный абразив неизбежно начнет просачиваться в камеру сгорания при длительной эксплуатации автомобиля в запыленных районах. В качестве причины может выступать и небрежное хранение масла или топлива (в негерметичных емкостях, к примеру).

Гильза цилиндра изнашивается по всей длине неравномерно. В верхней ее части износ всегда больше, потому что именно там находится камера сгорания, где образуются и тысячеградусные температуры, и давление в десятки атмосфер, и всевозможные механические воздействия.

Подбор размера новых гильз цилиндров

Блоки цилиндров в основном встречаются двух разных типов: рядные (или линейные) и V-образные. Однако у моделей последнего типа различаются развалы, габаритные размеры блоков и другие параметры. Кроме того, чтобы подобрать нужную гильзу, надо принять во внимание количество клапанов в цилиндре и требуемую толщину стенок.

Диаметр посадочного гнезда для гильзы цилиндра нужно замерять с высокой точностью. Для этого используют микрометрический нутромер. После того как все показатели сняты, можно обращаться за табличными данными (по подбору втулок в зависимости от нескольких факторов):

Автомобиль и модель двигателя

Номинальный ремонтный размер

1-й ремонтный размер

2-й ремонтный размер

3-й ремонтный размер

«Жигули», ВАЗ-2103, -2107

76,0

76,2

76,4

76,6

«Жигули», «Нива», ВАЗ-2106, -2121

79,0

79,4

79,7

80,0

«Лада», ВАЗ-21083, -09, -10

82,0

82,4

82,8

«Ока», ВАЗ-1111

76,0

76,4

76,8

Audi , WH и WC

79,5

79,7

80,0

80,5

Audi, KP, KU, RT

81,0

81,2

81,5

82,0

Chrysler, AMC 242

98,4

98,7

Этапы замены гильз цилиндра

Разумеется, у процедуры замены гильз есть свои нюансы, которые нужно соблюдать, чтобы не допустить повреждения новых деталей и их преждевременного износа.

  1. Блок цилиндров следует тщательно очистить от любых загрязнений.
  2. У блока цилиндров не должно наблюдаться никаких механических повреждений (заусенцев, нештатно выступающих частей и др.). Если такое присутствует, то дефекты потребуется устранить.
  3. Гильзы нужно вставить в блок цилиндров безо всяких уплотнений для того, чтобы проверить, корректно ли расположен фланец. (Следует повернуть его до правильной позиции).
  4. При нахождении нужного положения делаем метку на гильзе и на блоке цилиндров (ведь должно быть их соответствие), и затем гильза снимается.
  5. Устанавливаем уплотнения. Следим, чтобы не было скручиваний, потому что это может привести к деформации и разрушению гильзы, созданию нештатного трения в ней или же это может уменьшить зазор между поршнем и гильзой.
  6. Если уплотнители устанавливаются «по-сухому», то не нужно ничего дополнительно намыливать – они должны сесть на свои места под небольшим нажимом. Можно вправлять уплотнители отверткой или металлическим стержнем.
  7. «Масляная» технология установки уплотнителей выглядит так: погружаем уплотнение в чистое масло SAE 30. Устанавливаем его на гильзу цилиндра и немедленно вставляем гильзу в блок цилиндров. Это нужно сделать быстро, прежде чем уплотнение начнет расширяться.
  8. Вставлять гильзу нужно, ориентируя ее по ранее нанесенной метке.
  9. Повторяем все указанные операции для всех гильз цилиндров.
Этапы замены гильз цилиндра

Что автолюбители говорят про гильзы цилиндра

  1. Стоит ли ремонтировать гильзы?
  2. «На улицах городов и по бездорожью катается очень большое количество машин, у которых явно присутствуют проблемы с компрессией. Стоит ли их всех заставлять ремонтировать гильзы цилиндров? Зависит от многих факторов, но главное – от материала самой гильзы».

  3. Требования к гильзованию.
  4. «"Гильзовка" – это весьма опасная в исполнении операция, особенно если изначально не обладать опытом ее проведения. Фактически, гильза – это вкладыш в блоке цилиндров, но подогнанный в гнездо с очень высокой степенью точности с учетом термического расширения блока и самой втулки, а также многих других факторов. При проведении "гильзовки" все детали должны быть идеально чистыми, втулки лучше выбирать из чугуна (он более теплоемкий и твердый).

    Качество зеркала втулки отражает его цвет – он должен быть матовым – тогда на поверхности не будет рваться масляная пленка. А вот излишняя зеркальность – признак повышенного износа».

  5. Признаки разрыва гильзы.
  6. «Опыт таких поломок накопился на дизельных моторах д-245 и д-260. Гильзу рвет так, как будто прокладку пробивает. Трещина видна уже при снятии нагара чуть выше верхней мертвой точки и выше верхнего кольца на поршне. Кроме того, снизу гильзы наблюдались выработки – выщерблены».

  7. Сложно ли менять гильзы?
  8. «Имелся опыт замены гильз цилиндров на двигателях японских машин. Проблем не было вообще никаких, но бросались в глаза инновации: один раз изучил подготовленные к установке гильзы, а они изнутри совсем не шлифованные. Вместо этого присутствует какое-то напыление. Потом выяснил, что кобальтовое – оно для того, чтобы кольца эффективнее прирабатывались. Круто! И опять же, не нужно никакой расточки гильз цилиндров. Просто меняем, и все».

  9. Чугунная гильза и стальные кольца.
  10. «Обычно уплотняющие кольца делают из мягкой стали, чтобы они не "сжирали" металл зеркал гильз цилиндров. Плюс к тому – масляная пленка, а чугун крепко удерживает масло на своей поверхности».

    Можно сказать, что устройство и назначение гильз цилиндров в данном материале разобраны весьма подробно. Детали эти просто выглядят, но сложны в производстве и замене. А потому процедуру ремонта лучше доверять профессионалам – «пусть пироги печет пирожник и точит сапоги сапожник!».



11 мест
на август
Мы есть в каждом
районе Москвы
Бесплатно продиагностируем
ваш авто по 41 параметру,
рядом с вашим домом
Бесплатная
диагностика авто
рядом с домом
Запишитесь в ближайший автосервис
и выявите возможные поломки
на начальной стадии

Статьи по теме

 
Будем на связи!
Подписывайтесь на рассылку и получайте новости о новых акциях и полезные советы по обслуживанию авто
Нажимая на кнопку «Подписаться», вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Подписка оформлена!