Как выглядит цилиндр в двигателе внутреннего сгорания (3 видео)

Цили́ндр двигателя внутреннего сгорания является рабочей камерой объемного вытеснения. Во время работы двигателя внутренние и наружные части цилиндров испытывают различный нагрев.

Внутренняя часть цилиндра — втулка или гильза цилиндра.

Наружная часть — рубашка двигателя.

Внутренняя поверхность втулки или гильзы цилиндра называется зеркалом. Зеркало это рабочая часть цилиндра, поэтому она подвергается специальной обработке (хонингование, хромирование, азотирование) и поэтому выбирают следующие типы материалов для гильз цилиндров. На зеркале цилиндра наносится специальный рельеф, который способствует снижению трения между поршнем, поршневыми кольцами и цилиндром, благодаря удерживанию моторного масла на стенках.

В современных двигателях внутреннюю поверхность цилиндров подвергают отбеливающему переплаву лазером, что способствует образованию белого чугуна высокой твердости. Ресурс таких цилиндров намного выше и не требует ремонтных размеров.

Гильзы цилиндров отливают из чугуна высокой прочности или специальных сталей. Иногда на алюминиевые гильзы цилиндров наносят гальваническое покрытие хромом.

В одноцилиндровом четырехтактном двигателе коленчатый вал вращается неравномерно, поэтому маховик должен обладать большим моментом инерции. В многоцилиндровом двигателе вращение коленчатого вала происходит равномернее, так как рабочие ходы в различных цилиндрах не совпадают друг с другом. Чем больше цилиндров имеет двигатель, тем равномернее вращается коленчатый вал. Нагрузка на детали кривошипно-шатунного механизма в многоцилиндровом двигателе изменяется более плавно, чем в одноцилиндровом.

Цилиндры двигателя могут быть расположены следующим образом: вертикально в один ряд – однорядные, двигателя автомобилей ВАЗ-2107 «Жигули», ГАЗ-52-04, ГАЗ-3102 «Волга» и др., под углом a к вертикали, двигатель автомобиля Москвич 2140; в два ряда V-образные, двигателя автомобилей ГАЗ-53А,ЗИЛ-130, КаМаз 5320 и др.

Содержание

Дефекты гильз цилиндров
Методы обработки для устранения дефектов
Хонингование
Цилиндры двигателя внутреннего сгорания
📸 Видео

Видео:Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля?Скачать

Дефекты гильз цилиндров

Гильзы цилиндров изнашиваются вследствие трения между поршнем и зеркалом (внутренней стенкой цилиндра). Как правило повышенный износ может происходить вследствие таких причин:

— не достаточно масла на стенках цилиндров

-двигатель долго не работал, и все масло стекло в картер

-применение масла не соответствующей вязкости

— коррозия, возникает вследствии применения воды, как охлаждающей жидкости

-сколы, царапины возникают вследствие не правильного монтажа, демонтажа ( все действия по съемке гильз цилиндров нужно проводить согласно правил специальным съемником)

-при не правильной эксплуатации двигателя

Видео:Порядок работы цилиндров в рядном 4 цилиндровом двигателеСкачать

Методы обработки для устранения дефектов

Дефекты устраняются такими методами обработки как: шлифовка, фрезировка, напыление, наплавка, хонингование.

Видео:Устройство двигателя - Блок цилиндровСкачать

Хонингование

Хонингование — вид абразивной обработки материалов с применением хонинговальных головок (хонгов). В основном применяется для обработки внутренних цилиндрических отверстий (от 2 мм) путём совмещения вращательного и поступательно-возвратного движения хона с закреплёнными на нём раздвижными абразивными брусками с обильным орошением обрабатываемой поверхности смазочно-охлаждающей жидкостью. Один из видов чистовых и отделочных обработок резанием. Позволяет получить отверстие с отклонением от цилиндричности до 5 мкм и шероховатостью поверхности Ra=0.63÷0.04.

Обработка отверстий в различных деталях в том числе в деталях двигателя (отверстий блоков цилиндров, гильз цилиндров, отверстий кривошипной и поршневой головок шатунов, отверстий шестерен) и т. д. При обработке хонингованием обеспечивается стабильное получение точных отверстий и требуемых параметров шероховатости обработанной поверхности. Зеркало цилиндров должно иметь не совсем гладкую поверхность, так как масло будет стекать и не оставатся между парой трения, что будет приводить к износу, поэтому делается как бы меленькая насечка. В ней остаються частички масла , которые обеспечивают хорошую работу цилиндр-поршень и приводит к увеличению ресурса деталей.

Видео:Зачем на стенках цилиндров нового двигателя наносят царапины. Хонингование, что этоСкачать

Цилиндры двигателя внутреннего сгорания

Цилиндры являются наиболее ответственными элементами двигателя внутреннего сгорания [рис. 1]. Внутренняя часть цилиндра (5) образует рабочую часть, ограничиваемую его боковыми стенками, а также головкой цилиндра (1) и днищем поршня (14). Помимо этого, боковые стенки цилиндра также играют роль направляющих поршня (в процессе его возвратно-поступательного движения), поэтому внутренняя рабочая поверхность, то есть зеркало цилиндра, подвергается тщательной обработке.

Рис. 1. Поперечный разрез тракторного двигателя Д-144 воздушного охлаждения.

12) – Распределительный вал;

Цилиндры нагреваются вследствие воздействия на них горячих газов, а также за счёт трения поршневых колец и поршня. С целью сохранения температуры стенок цилиндров в допустимых пределах, при которых бы обеспечивались нормальные условия наполнения и смазывания, используется воздушное либо жидкостное охлаждение цилиндров [рис. 1] и [рис. 2].

Рис. 2. Разрез тракторного двигателя Д-240 жидкостного охлаждения.

3) – Уплотняющая часть поршня с компрессионными кольцами;

4) – Камера сгорания и днище поршня;

10) – Направляющая втулка клапана;

12) – Стойка валика коромысел;

20) – Шкив привода вентилятора;

Читайте также: Как делают цилиндр из бумаги

21) – Шестерня привода распределительного вала;

22) – Шестерня привода распределительного вала;

23) – Шкив коленчатого вала;

24) – Шестерня привода распределительного вала;

25) – Шестерня привода масляного насоса;

26) – Уплотнение поддона картера;

27) – Шестерня привода масляного насоса;

29) – Распределительный вал;

31) – Уплотняющее резиновое кольцо;

35) – Вкладыш для коренного подшипника;

36) – Прилив для коренного подшипника;

Стенки цилиндра подвержены значительному износу в процессе работы двигателя, вследствие чего блок-картеры автомобильных и тракторных двигателей изготавливаются со вставными гильзами. Гильзы используют двух типов:

1) – Сухие вставные гильзы [рис. 3, в)];

2) – Мокрые вставные гильзы [рис. 3, б)].

Сухие гильзы устанавливаются по всей длине цилиндра либо только в верхней его части, которая подвержена максимальному износу. У сухой гильзы толщина стенки составляет 2-4 мм. Окончательная обработка поверхности сухой гильзы осуществляется только после её запрессовки в блок-картер.

а) – Гильзы цилиндров двигателя Д-240;

б) – Установка мокрой гильзы в блок-картер с центровкой в двух поясах;

в) – Установка сухой гильзы в блок-картер;

г) – Установка мокрой гильзы в блок-картер с центровкой в одном поясе;

1) – Центровочный пояс гильзы;

2) – Зеркало гильзы цилиндров;

3) – Центровочный пояс гильзы;

5) – Жидкостная рубашка блок-картера;

6) – Прокладка головки цилиндров;

9) – Уплотняющее резиновое кольцо;

11) – Уплотняющая медная прокладка.

Как правило, для двигателей грузовых автомобилей и тракторов используются мокрые гильзы, что не только упрощает процесс литья блок-картера, но и позволяет применять более износостойкие материалы, а также повышать теплоотвод и уменьшать неравномерность нагрева, снижать трудоёмкость ремонта (замена изношенных гильз может осуществляться без демонтажа двигателя с шасси).

Недостатки использования мокрых гильз:

1) – Снижение жёсткости блок-картера;

2) – Необходимость дополнительного уплотнения жидкостной рубашки;

3) – Вероятность возникновения кавитационного разрушения.

Установка мокрой гильзы в гнездо блок-картера производится таким образом, чтобы предотвратить утечку жидкости из водяной рубашки в поддон картера и цилиндр. Помимо этого, должно учитываться возможное изменение длины гильзы в процессе её нагревания либо охлаждения.

При установке мокрой гильзы её нижний посадочный поясок уплотняется резиновыми кольцами, которые ставятся в нижнем пояске гильзы в выточке (ЗИЛ-130, ЯМЗ-238, СМД-60, А-41) либо в выточке, расположенной в блок-картере (СМД-14, Д-50, Д-240). В некоторых двигателях уплотнение гильзы выполняется с использованием двух (А-41, СМД-60, ЗИЛ-130) либо трёх (ЯМЗ-238) резиновых колец.

Установка мокрой гильзы в блок-картер (двигатель Д-240) показана на [рис. 3, а), б)]. Гильза цилиндра (7) в верхней части опирается буртиком (4) на основание цилиндрической выточки, расположенной на верхней плоскости блок-картера (8). В нижней (горизонтальной) перегородке блок-картера, в пояске для монтажа гильзы, изготовлена кольцевая выточка, в которую производится установка уплотняющего резинового кольца (9). Данное кольцо несколько выступает над поверхностью пояска, но в процессе установки гильзы в блок-картер происходит его обжатие, что создаёт надёжное уплотнение между блок-картером и гильзой. Торец гильзы также несколько выступает над поверхностью блок-картера, за счёт чего обеспечивается лучшее обжатие прокладки (6) в процессе крепления головки цилиндра, а также надёжное уплотнение, которое препятствует прорыву газов из цилиндра.

Для дизельных двигателей мокрые гильзы цилиндров изготавливаются из легированного либо серого перлитного чугуна. Как правило, внутренняя поверхность мокрой гильзы подвергается закалке ТВЧ (токами высокой частоты). Для некоторых тракторных дизельных двигателей рядного типа (СМД-14, Д-240) изготавливаются незакалённые гильзы из легированного чугуна.

Широкое применение в карбюраторных двигателях (ЗМЗ-53, ЗИЛ-130) нашли чугунные мокрые гильзы (7) [рис. 3, г)] с запрессованной износостойкой вставкой (10), расположенной в верхней части. Данные гильзы монтируются в блок-картер с центровкой в одном (двигатель ЗМЗ-53) либо двух поясах (двигатель ЗИЛ-130). К недостаткам этих гильз можно отнести невысокий ресурс в тяжёлых эксплуатационных условиях, высокую стоимость, сложность в изготовлении и ремонте.

В современных карбюраторных двигателях используются монометаллические мокрые гильзы, выполненные из хромофосфористого чугуна. Уплотнение гильз с центровкой в одном нижнем поясе (двигатель ЗМЗ-53) осуществляется посредством медной прокладки (11), которая устанавливается под торцевой поверхностью буртика. Данная прокладка также применяется для регулирования положения гильзы (7) по высоте блок-картера (8).

С целью уплотнения газового стыка верхняя торцевая плоскость гильзы выполняется фасонной, а также устанавливается с выступанием над плоскостью разъёма блока на 0,05-0,15 мм (зависит от вида уплотняющей прокладки и размерности двигателя).

В дизельных двигателях с воздушным охлаждением (Д-21А1, Д-144) используются ребристые чугунные цилиндры (5) [рис. 1]. Рёбра цилиндров, как правило, изготавливаются посредством литья, без применения механической обработки. В основном, верхний торец делается в виде плоской кольцевой поверхности. Он обычно контактирует с соответствующей кольцевой поверхностью днища головки (1), тем самым обеспечивая уплотнение газового стыка. Между картером (8) и нижним торцом опорного бурта устанавливаются металлические прокладки, которые служат не только для уплотнения, но и для регулировки надпоршневого зазора.