Призначення циліндра двигуна. Все про блок циліндрів ДВС

Блок циліндрів двигуна - це деталь 2-х і більше циліндрових поршневих двигунів. Блок циліндрів виконує дві основні функції: він є корпусом для розміщення всіх вузлів, механізмів і деталей двигуна. Друге - блок циліндрів основа для навісних частин двигуна: картер,.

Матеріал виготовлення блоку циліндрів

чавун - традиційний матеріал, з якого до недавнього часу виготовлялися блоки. Чавун застосовується з добавками: нікель, хром. Позитивні якості чавунного блоку циліндрів: менша чутливість до перегріву, жорсткість, необхідна при високому ступені. Мінус - велика маса, яка впливає на динаміку легкового автомобіля.

алюміній - займає друге місце в виготовленні блоків циліндрів. Позитивними якостями алюмінієвого блоку є: легкість і краще охолодження. Як недолік відзначається проблема з підбором матеріалу, з якого повинен виконуватися циліндр.

В сучасних умовах, для виготовлення циліндрів в алюмінієві блоки циліндрів двигуна розроблені технології: Locasil - запрессовка гільз з алюміній - кремнію, Nicasil - у вигляді нікелевого покриття на алюмінієвій поверхні блоку циліндрів.

Недоліком Нікасіловое технології вважається те, що при прогарі поршня або обриві шатуна, нікелеве покриття виходить з ладу і блок циліндрів не підлягає ремонту. Він змінюється в зборі. На відміну від чавунного, який піддається і ремонтним комплектом.

Блок циліндрів з магнієвого сплаву поєднує в собі твердість чавунного, і легкість алюмінієвого. Але, такий блок дуже дороге задоволення і на конвеєрному виробництві не застосовується.

Кожен з матеріалів має свої плюси і мінуси, тому однозначно заявляти який з них краще, некоректно.

Основні вимоги до блоку циліндрів двигуна

отвори всіх ліжок повинні забезпечувати співвісність;
ліжку повинні мати однаковий діаметр. Виняток становлять спеціальні конструкції;
осі ліжок і площини блоку циліндрів повинні бути ідеально паралельні.

Огляд основних деталей блоку циліндрів

Циліндр двигуна. Основною деталлю циліндра двигуна є гільза. Застосовуються два типи гільз:

гільзи, впресовані безпосередньо в блок циліндрів. Як правило, в алюмінієвих блоках;
які поділяються на «мокрі» і «сухі».

Головка блоку циліндрів. До її складу входять: камера згоряння, місця кріплення ГРМ, сорочка охолодження і канали мастила, різьбові отвори для свічок (форсунок), отвори для впускних і випускних каналів.

Блок циліндрів (блок двигуна) є основною і базовою деталлю двигуна внутрішнього згоряння, На нього припадає основна частина навантаження і внем розміщуються основні вузли і механізми. Тому до блоку циліндрів пред'являють жорсткі вимоги, його виробляють з матеріалів високої якості і обробляють на спеціальних високоточних верстатах. В основному блоки циліндрів виконують з перлітного сірого чавуну з невеликими добавками легуючих елементів, але останнім часом їх часто можна зустріти з алюмінію і навіть магнію. З чавуну, в основному, виготовляють блоки для вантажних автомобілів і тракторної техніки, а з алюмінію - для легкових і спортивних автомобілів. на високофорсованих спортивних двигунах з турбонадувом в даний час стали виконувати блоки з комбінованих матеріалів, внутрішня частина яких відлита з алюмінію, а зовнішня (де розташовується сорочка охолодження) - з магнію.
Алюмінієві і комбіновані блоки дозволяють домогтися серйозного зниження ваги всього двигуна і автомобіля в цілому, що є великим плюсом для спортивних автомобілів. За рахунок складної конструкції лабіринтового типу з величезною кількістю прихованих порожнин блоки циліндрів відливають під високим тиском. Саме високий тиск дозволяє отримати правильну форму, запобігти утворенню неоднорідності і повітряних порожнин в «тілі» металу.
Блоки циліндрів, які виготовляють з комбінованого металу, отримують більш складним способом - спочатку відливають середню частину під високим тиском з алюмінію високої чистоти, і тільки після цього зовнішню частину з магнію. Технологія виготовлення блоків з комбінованих (Малюнок №1) металів дуже складна і відповідальна, саме тому таку конструкцію застосовують тільки на дуже дорогих автомобілях і, як правило, несерійного виробництва, де зниження ваги двигуна виправдано. Однак чавунні блоки витримують більш високі навантаження, вони стійкіші до перегрівів і мають меншу теплоємність. Теплоємність чавуну дозволяє швидше прогрітися двигуну до робочої температури, що дозволить скоротити час роботи ДВС під час прогріву при експлуатації в зимовий період. Не варто забувати, що і теплопровідність чавуну набагато нижче (приблизно в 4 рази) алюмінію, через що система охолодження в таких двигунах працює в більш складних умовах.

При виготовленні блоку циліндрів враховують спосіб монтажу гільз циліндрів (малюнок №3). Гільзи циліндрів виготовляють з високих сортів стали. Гільзи циліндрів бувають або знімні, або влиті (вмонтовані в блок), в даний час найчастіше використовують влиті гільзи. Влиті гільзи встановлюють в форму ще до утворення самого блоку циліндрів, який відливають разом з гільзами за рахунок чого відбувається дифузія одного металу в інший. Такий спосіб виготовлення блоку циліндрів знижує витрати на виробництво ДВС, але також знижує і ремонтопридатність двигуна в цілому. У разі поломки внаслідок природного зносу або інших чинників, замінити гільзу не представляється можливим, і блок утилізується цілком. Знімні гільзи можуть бути як «мокрими», так і «сухими». «Мокра» гільза стикається з охолоджувальною рідиною, а «суха» встановлюється в додаткову внутрішню втулку і не стикається з рідиною. Також в алюмінієвих двигунах перших серій існувала гостра проблема у використанні технології установки гільзи, так, якщо гільзу вливали або встановлювали «суху», то через деякий час гільза розклепують блок циліндрів за рахунок різних лінійних коливань внаслідок впливу температур. Через це було віддано перевагу «плаваючим» «мокрим» гільзам. З початку 1980-х років почали застосовувати технологію запрессовки тонкостінної гільзи, оточеній алюмінієм, в блок циліндрів. Але у такого способу є багато недоліків.

Сорочка системи охолодження виконує дуже важливу роль в блоці циліндрів ДВС - вона надає доступ охолоджуючої рідини до нагрітих деталей циліндропоршневої групи. Сорочка охолодження являє собою порожнечі у внутрішніх порожнинах блоку і проектується таким чином, щоб охолоджуюча рідина змогла ефективно і рівномірно відводити тепло від нагрітих деталей.
Також в блоці циліндрів розташовані канали для подачі змащувальну рідини ( моторного масла), До всіх поверхонь, що труться. Найчастіше такі канали виготовляють в готової литві, а непотрібні виходи закривають пробками.
У блоці циліндрів розташовуються всі основні вузли двигуна внутрішнього згоряння: колінчастий вал, Поршні, приводний механізм ГРМ, піддон і т.д. Їх відносне положення дуже важливо витримувати в межах допуску, зазначеного на кресленні. Недотримання цих вимог призводить до шлюбу або до різкого зниження ресурсу роботи ДВС. При виготовленні та обробці блоку циліндрів дуже важливо дотримуватися допуски на перпендикулярність осей циліндрів і осі колінчастого вала. Саме тому при обробці блоку циліндрів важливе значення має правильний вибір і підготовка баз, які забезпечують сталість установки деталей щодо інструментів і робочих органів верстата на всіх операціях. Найбільш часто в якості настановних баз при обробці блоків застосовують площині досить великої протяжності і два отвори, розташовані на найбільшій відстані. У блоків найчастіше в якості настановних баз вибирають площині роз'єму або площині лап і отворів для кріплення, а в якості чорновий бази - отвори під гільзи циліндрів і гнізда підшипників.
Гнізда для установки кришок корінних підшипників зазвичай обробляють набором фрез з подальшою обробкою збірної протяжкой на спеціальних протяжних верстатах і звичайних горизонтальних протяжних верстатах, оснащених пристроями для закріплення деталі та напрямки протягання.
Торцеві поверхні великих блоків обробляють на горизонтально-розточувальних верстатах.
Площині кришок циліндрів (головок) блоків великих двигунів, особливо в тих випадках, коли поверхні деталей мають виступи або виїмки, обробляють на карусельних верстатах. Площині невеликих блоків обробляють на поздовжньо-шліфувальних протяжних верстатах.

Обробка основних отворів проводиться на універсальних горизонтально-розточувальних і радіально-свердлильних верстатах по розмітці.
Розточування глухих отворів ведеться борштанг, консольно закріпленими в шпинделі верстата. При обробці наскрізних отворів, а також для забезпечення правильного розташування і точності отворів, верстати оснащують пристроями, в яких розточувальні Борштанги направляються нерухомими або обертовими втулками.
У великосерійному виробництві розточування отворів під гільзи в великих блоках виробляють на пристроях, розміщених на столі горизонтально-розточувального верстата з постійними жорстко закріпленими опорами борштанг і установкою блоку на постійні базові поверхні. У великосерійному виробництві при обробці отворів під гільзи в блоках середніх і малих розмірів широко застосовуються вертикальні і багатошпиндельні верстати. На цих верстатах деталь встановлюється на нижню порожнину і контрольні отвори, а Борштанги з набором різців обертаються в верхніх і нижніх направляючих втулках. Одночасно з розточуванням отворів під гільзи проводиться підрізання буртиков, на які спирається гільза. Ці буртики повинні бути точно оброблені по висоті і строго перпендикулярні осі отворів під гільзи, так як це визначає розміри камери стиснення і надійність ущільнення стику блоку з головками циліндрів.

основою поршневого двигуна внутрішнього згоряння є блок циліндрів. Блок циліндрів двигуна застосовується на ДВС з 2 або більше циліндрами. Виконується блок циліндрів у вигляді однієї суцільнолитий деталі, яка призначена для наступних функцій: об'єднує всі циліндри двигуна, є основою для навісних деталей (ГБЦ, картер) і має всередині конструкції місця (ліжка) для клонували, канали для систем змащення і охолодження.

З чого виготовляється блок циліндрів

Найбільш поширеним матеріалом для виготовлення блоку циліндрів двигуна є чавун. Це традиційний матеріал. Наступним за списком йде алюміній у вигляді різних сплавів. Найбільш рідкісний матеріал для блоку циліндрів - магнієвий сплав.

чавун має такі позитивні характеристики, Як жорсткість і мала чутливість до перегріву двигуна. Блок циліндрів, пристрій, який працює в постійній зміні температурних режимів, тому чавунний блок тут лідирує. При цьому є великий мінус чавунного блоку - велика маса.
алюміній має такі позитивні властивості, як відмінне охолодження двигуна і маленька маса. Особливостями алюмінієвих блоків є підбір і установка гільз. Найбільш поширеними сьогодні є технологія Locasil - запрессовка гільз з алюміній - кремнію і Nicasil - нікелеве покриття. Нестача другої технології - вона не ремонтнопригодность. Блок циліндрів нікосіловой технології не підлягає расточке, а змінюється в зборі. Це накладно для власника автомобіля.
магнієвий сплав не застосовується для конвеєрного виробництва блоку циліндрів в силу своєї дорожнечі. Хоча, є ідеальним поєднанням жорсткості і міцності чавуну і легкості алюмінію.

Основні складові блоку циліндрів

Головка блоку циліндрів (ГБЦ). Кріпиться зверху блоку за допомогою напрямних шпильок і болтів кріплення ГБЦ. Між ГБЦ і блоком циліндрів знаходиться дуже важлива деталь - прокладка блоку циліндрів.
Прокладка блоку циліндрів буває асбестометалліческой, бесасбестовой або металевої.
циліндр двигуна - це гільзи, які застосовуються в двох варіантах: впресовані безпосередньо в блок циліндрів промисловим способом (Як правило для алюмінієвих блоків); гільзи знімні: «мокрого» і «сухого» типів.
Картер. Є конструктивною нижньою частиною блоку циліндрів. Виконує функцію корпусу для КШМ (кривошипно-шатунного механізму). Знизу картер закривається піддоном картера.

У самому корпусі блоку циліндрів влаштовані отвори і канали для систем змащення і охолодження двигуна. Зливна пробка блоку циліндрів призначена для зливу охолоджувальної рідини, в той час як для зливу моторного масла, існує пробка в піддоні картера.

Так як в ньому розміщуються всі найважливіші вузли та агрегати двигуна. Саме на цю деталь доводиться велика частина навантажень (до 50 відсотків). Тому блок циліндрів (ВАЗ 2114 в тому числі) повинен виготовлятися з максимально міцною і зносостійкого стали, на спеціальних високоточних верстатах.

функції

Даний механізм виконує відразу кілька функцій: є основою для навісних частин мотора (ГБЦ, картер і т.д.), а також служить корпусом для розміщення всіх деталей двигуна.

матеріал

Більша частина сучасних автомобілів укомплектовується чавунними блоками циліндрів. Чавун розбавляється нікелевими і хромовими добавками, завдяки чому стає міцним і зносостійким. Основними перевагами даного матеріалу є його стійкість до перегріву і жорсткість, яка потрібна при високому ступені Єдиним недоліком чавунного блоку є його важка вага, за рахунок якого істотно погіршується динаміка автомобіля. Щоб розігнати машину до потрібної швидкості, двигуну доводиться виробляти більше потужності, а це, в свою чергу, тягне підвищений Але, як правило, автомобіль втрачає не більше 1-2 відсотків від загальної кількості споживаного палива.

Алюміній є менш популярним матеріалом для виготовлення даних виробів. Яскравим прикладом застосування алюмінієвих блоків є вітчизняні ГАЗелі і деякі моделі Жигулів. Основні переваги даного матеріалу полягають в його легкій вазі і кращі властивості охолодження. Однак разом з цим автолюбителі відзначають проблему з пошуком необхідного матеріалу, з якого виготовляється циліндр.

пристрій механізму

Конструкція передбачає розміщення наступних деталей:

циліндри двигуна;
картер.

А тепер більш докладно про ці пристрої. Циліндри двигуна включають в свій склад спеціальні гільзи, які можуть упресовують безпосередньо в блок циліндрів (найчастіше в алюмінієвих пристроях) або бути знімними (у випадку з чавунним механізмом). У свою чергу, знімні інструменти підрозділяються на «сухі» і «мокрі».

ГБЦ є комплексом деталей, які розташовуються у верхній частині пристрою. У головку блоку входить сорочка охолодження, канали мастила, а також отвори для свічок (якщо це бензиновий) і форсунок (якщо це дизельний двигун). Також в ГБЦ є отвори впускного і випускного клапана. Між головкою і самим блоком є \u200b\u200bневеликий з'єднувальний зазор, в якому розміщується У разі несвоєчасного її заміні мотор починає втрачати свою потужність і тягу, при цьому підвищується ризик виходу з ладу інших деталей.

Картер - це основна комплектуюча частина такої деталі, як блок циліндрів. Вона являє собою корпус для КШМ. Знизу картер закріплюється спеціальним піддоном. Щодо блоку двигуна внутрішнього згоряння розташовується в нижній частині.