Условия работы и основные дефекты гильз
Рабочая поверхность цилиндра работает в условиях переменных давлений и температур, а также подвергается воздействию агрессивной среды отработавших газов.
Самой уязвимой частью цилиндро-поршневой группы является уплотнение между поршнем и цилиндром. Даже небольшая часть (меньше 1%) высокотемпературных рабочих газов, прорвавшихся в поршневую канавку, способствует дожиганию копоти и сажи, которые снимаются со стенки цилиндра верхним поршневым кольцом. В результате образуется нагар. Происходит постепенное заполнения термодинамических зазоров и компрессионного кольца, которое теряет свою подвижность относительно поршня и цилиндра, пригорает к поршню, становится жестким, в результате чего на стенки цилиндра появляются задиры, которые приводят к заклиниванию поршня и поломке двигателя.[6] Основной причиной, вызывающей необходимость ремонта, является изнашивание поверхностей в процессе трения — скольжения и разными режимами смазки.
Основными дефектами гильз цилиндров являются: износ внутренней поверхности, продольные трещины, скол буртиков, кавитация, неравномерный износ, выработка хонинговальной структуры, трещины из-за гидравлического удара. Основными причинами появления данных дефектов является воздействие абразивных частиц, газовая коррозия, трение поршневых колец. Рассмотрим каждый дефект подробнее:
Продольные трещины гильз.
Трещины гильз такого рода часто вызваны ударными нагрузками. Такой дефект вызывает бурление охлаждающей жидкости или снижение ее уровня (рис.2.8).
Возможные причины повреждения:
* гидравлические удары, [4]
* посторонние тела под контактными или уплотнительными поверхностями,
* дефектные опоры буртиков
Рис. 2.8. Продольные трещины гильз
Скол буртика гильзы цилиндра.
У гильзы блока цилиндров оторван полностью верхний буртик (рис. 2.9). Такие повреждения вызваны изгибающими моментами, появляющимися при некачественной сборке.
В большинстве случаев буртик гильзы откалывается уже при затяжке головки блока цилиндров.
Возможные причины повреждения:
* Использовались «не заводские» прокладки (уплотнения других изготовителей имеют отчасти другую форму и другой диаметр).
* Не соблюдались предписанные изготовителем двигателя моменты затяжки.
* Не были обеспечены допуски геометрической формы опоры буртика.
Рис. 2.9. Скол буртика гильзы цилиндра
Кавитации на гильзах цилиндра.
Кавитация появляется в основном в плоскости качания поршня (на нагруженной или на ненагруженной стороне) и вызвана вибрациями стенки цилиндра. Высокочастотные вибрации возникают в момент детонационного горения и качением поршня в нижней и верхней мертвой точке. Со временем вследствие этого образовываются каверны (рис. 2.10). Для предотвращения кавитационного разрушения в гильзах двигателей протачивают специальную канавку, в которую вставляют антикавитационное кольцо прямоугольного сечения 3 (рис. 2.10.1).
Возможные причины повреждения:
* Не был соблюден зазор между поршнем и гильзой (повторная установка уже работавших поршней, изношенные гильзы).
Рис. 2.10. Кавитации на гильзах цилиндра
Рис. 2.10.1. Схема цилиндра с антикавитационным кольцом
* Некачественная или неточная посадка гильзы.
* Отсутствуют присадки в масле для защиты от замерзания и защитой от коррозии.
* Недостаточное или избыточное давление в системе охлаждения.
* Слишком низкая рабочая температура двигателя.[8]
Неравномерный износ гильзы.
Неравномерный зеркальный внешний вид поверхности скольжения на рабочих поверхностях гильзы всегда является признаком перекоса цилиндра (рис. 2.11).
Рис. 2.11. Неравномерный износ гильзы
Слишком мокрые или сухие гильзы цилиндров могут иметь перекос уже непосредственно после сборки. Поршневые кольца не совсем герметизируют перекос цилиндра ни относитееьно масла, ни относительно газов сжигания. Масло проходит мимо поршневых колец, попадает в камеру сгорания и сжигается. В результате газов сжигания повышается давление в блок-картере. Это избыточное давление приводит к потере масла в различных местах стыка двигателя, всасывается двигателем и сжигается или выбрасывается.
Возможные причины появления:
* Неравномерная или неправильная затяжка болтов головки блока цилиндров.
* Срыв резьбы болтов головки блока цилиндров.
* Неподходящие или неправильные прокладки головки блока цилиндров.
* Дефектная опора буртика в картере, неправильный выступ буртика.
Блестящие места в верхней зоне гильзы.
На рабочей поверхности гильзы в верхней части имеются места с глянцевым блеском, а сам поршень не имеет значительных следов износа. У двигателя наблюдается повышенный расход масла (рис. 2.12). Такие виды износа появляются тогда, когда при эксплуатации на жаростойком поясе поршня образовывается твердый масляный нагар в результате несгоревшего масла и остатков горения.
Рис. 2.12. Блестящие места в верхней зоне гильзы, нагар на поршне
Возможные причины появления:
* Попадание чрезмерно большого количества моторного масла в камеру сгорания из-за дефектов
маслосъемных колпачков стержней клапанов и т. д.
* Избыточное давление в блок-картере из-за большого количества газов, проникших в картер из камеры сгорания.
* Недостаточная конечная обработка гильзы и в результате этого повышенный выход масла.
* Использование моторных масел низкого качества.
Трещина гильзы из-за гидравлического удара.
На внутренней поверхности гильзы в верхней части имеется трещина и задиры на рабочей поверхности (рис. 2.13). На поршне также имеются задиры. В цилиндр в процессе работы попадала жидкость. Высокое давление жидкости разорвало гильзу и образовало углубление в днище поршня.[8] Возможные причины появления:
* Непреднамеренное всасывание воды при переезде через лужи.
Рис. 2.13. Трещина гильзы из-за гидравлического удара и повреждения поршня
* Заполнение цилиндра водой при неработающем двигателе из-за не герметичности уплотнения головки блока цилиндров.
* Заполнение цилиндра топливом при неработающем двигателе из-за не герметичности форсунок.
Дефекты гильзы в блоке цилиндров автомобильного двигателя
Повреждение поршневой группы автомобильного двигателя — крайне неприятная проблема, для решения которой довольно часто требуется капитальный ремонт. Одним из компонентов, который может повредиться в данной группе, является гильза блока цилиндров. Она постоянно работает в агрессивной температурной среде из-за детонации топлива, что при проявлении малейших дефектов приведет к ее выходу из строя. В рамках данной статьи рассмотрим, какие проблемы могут произойти с гильзой блока цилиндров, и как их можно предупредить и устранить.
Распространенные дефекты гильзы блока цилиндров
Можно назвать 4 основных дефекта, присущих гильзе блока цилиндров поршневой группы:
- Повышенный износ внешней поверхности детали;
- Возникновение трещин на площади гильзы;
- Излом (или другое механическое повреждение) бурта гильзы блока цилиндров;
- Повреждение зеркала (внутренней поверхности) гильзы.
Каждый из этих дефектов ведет к проблемам в работе двигателя и потенциальному его выходу из строя.
Износ внешней поверхности гильзы блока цилиндров
Пожалуй, самая распространенная проблема с данной деталью из всех означенных выше. В процессе работы практически всей внешней площадью гильза блока цилиндров соприкасается с охлаждающей жидкостью. Это вызывает возникновение процесса кавитации, который происходит по причине образования в жидкости мелких пузыриков, которые “взрываются” у поверхности гильзы при ее вибрации. Тем самым на внешней поверхности гильзы блока цилиндров возникает износ.
Опасна данная ситуация тем, что мельчайшие повреждения внешней поверхности детали могут вести к образованию коррозии в микротрещинах. Со временем эти трещины разрастаются, и гильза не может сдерживать в полной мере охлаждающую жидкость. Через нее жидкость попадает в картер двигателя, и в масле двигателя возникает эмульсия.
Устранить износ внешней поверхности гильзы блока цилиндров возможно путем извлечения детали и наложения на участки с трещинами полимерных композитов. Но стоит отметить, что подобный ремонт далеко не всегда экономически целесообразен, поскольку данная работа довольно трудозатратная, а эффект от подобных действий низкий, и через некоторое время гильзу придется заменить.
Чтобы сократить износ внешней площади гильзы, рекомендуется использовать качественные охлаждающие жидкости, которые рекомендуются производителями для конкретного мотора.
Трещины в гильзе блока цилиндров
Рассмотренная выше проблема вызывает образование микротрещин на поверхности гильзы. Но могут и более серьезные повреждения возникнуть на детали, если мотор эксплуатируется в агрессивном режиме или с нарушением правил эксплуатации. Например, к образованию трещин на гильзе приведут:
-
Использование низкокачественного топлива, либо топлива, которое не рекомендуется производителем двигателя;
- Агрессивный старт на повышенных оборотах;
- Частое движение автомобиля при повышенных оборотах;
- Движение на непрогретом двигателе;
- Использование низкокачественного моторного масла;
- Некачественно выполненные ремонтные работы, связанные с двигателем.
Помимо факторов, которые зависят от водителя автомобиля, также стоит отметить, что образование трещин в гильзах возможно по причине производственного брака.
Есть ряд симптомов, которые указывают на наличие трещин на гильзах блока цилиндров:
- Снижение мощности автомобильного двигателя;
- Образование эмульсии в моторном масле и расширительном бачке;
- Неправильный температурный режим при отсутствии проблем с термостатом;
- Запах выхлопных газов из расширительного бачка.
Если имеют место быть перечисленные симптомы, рекомендуется прекратить эксплуатацию такого автомобиля и направиться на СТО, где специалисты смогут провести диагностику и определить наличие или отсутствие трещин на гильзах.
Для диагностики трещин гильзы блока цилиндров используются методы:
- Рентгенография — исследование двигателя при помощи специального оборудования;
- Внедрение красящих химических растворов с целью обнаружения наличия трещин.
Если в гильзе блока цилиндров образовались трещины, она не подлежит ремонту, и потребуется замена детали.
Излом бурта гильзы блока цилиндров
Внутри блока цилиндра автомобильного двигателя располагается небольшое округлое углубление, которое фиксирует в данном блоке гильзу. Это углубление принято называть “седлом бурта”. При повреждении седла гильза перестанет прилегать целиком по площади седла.
Обратите внимание: В блоке цилиндров сверху располагается прокладка головки блока цилиндров. Она должна обязательно прилегать к верхней части седла буртика максимально плотно. Максимальное усилие на седло буртика передается через болты и прокладку, и при креплении прокладки болтами нужно исключить вероятность ее горизонтального движения.
Возникнуть излом бурта гильзы блока цилиндров может по ряду причин:
- Неправильно подобраны детали. Например, высота и размер прокладки головки блока цилиндров не соответствует нужным размерам;
- Попадание мусора. Если между гильзой блока цилиндра и буртом окажется мусор высокой твердости, например, куски старой прокладки или песок, это приведет к излому бурта;
- Перекос в области седла бурта гильзы;
- Неправильно проведенные ремонтные или восстановительные работы с гильзой блока цилиндров.
Специалисты станции технического обслуживания при сборе мотора после капитального ремонта или в других случаях должны соблюдать строгие правила, которые позволят избежать излома бурта:
- Не допускать попадания различного мусора, то есть проводить работы на чистой поверхности;
- Правильно подобрать прокладку головки блока цилиндров, ориентируясь на рекомендации производителя двигателя;
- Правильно подобрать кольца, устанавливаемые под гильзы. При этом нужно перед установкой проверить их на дефекты;
- Руководствоваться информацией из книги по техническому обслуживанию автомобиля при затяжке болтов головки блока цилиндров.
Если возникло повреждение бурта головки блока цилиндров, устранить проблему с дефектом гильзы возможно путем наваривания металла, но чаще всего целесообразна замена гильзы.
Повреждение зеркала гильзы блока цилиндров
Внутри гильзы блока цилиндров также могут возникнуть различного рода дефекты. Чаще всего это образование царапин и задир, из-за которых снижается герметичность прилегания поршневых колец, что ведет к снижению компрессии двигателя.
Чаще всего такая проблема возникает на автомобилях, которые регулярно движутся по запыленным дорогам, особенно если установлен низкокачественный воздушный фильтр. Также попасть посторонние предметы внутрь гильзы блока цилиндров могут через негерметичное соединение воздуховодов или с различными жидкостями — топливо, моторное масло.
Для восстановления гладкости зеркала гильзы блока цилиндров используется метод хромирования. Если повреждения массовые, потребуется замена гильзы.
Какой вид износа имеют гильзы двс?
Износ наружной поверхности. Как правило, большая часть наружной поверхности находиться в непосредственном контакте с охлаждающей жидкостью, в связи с этим, основными причинами повреждения этой поверхности гильз является квитанционное изнашивание и коррозионные процессы.Mar 2, 2015
Каковы условия работы гильзы цилиндров?
Гильза цилиндра работает в условиях резкопеременных давлений в надпоршневой полости.
Чем проверяют гильзы?
Для диагностики трещин гильзы блока цилиндров используются методы: Рентгенография — исследование двигателя при помощи специального оборудования; Внедрение красящих химических растворов с целью обнаружения наличия трещин.
Каковы способы и технология ремонта гильзы цилиндров?
Способы восстановления гильз цилиндровЗачистка поверхности гильзы цилиндров (до металлического блеска);Обезжиривание поверхности гильзы цилиндров (техническим ацетоном);Приготовление эпоксидного состава (после добавления отвердителя состав необходимо использовать за 20 мин.);
Как устроен блок цилиндров?
На блоке цилиндров имеются опорные поверхности для установки коленчатого вала. К верхней части блока крепится головка блока цилиндров, нижняя часть образует верхнюю часть картера. Таким образом, блок цилиндров является основной корпусной деталью двигателя, к которой так или иначе крепятся остальные его агрегаты и узлы.
Анализ причин износа гильзы цилиндра
Рабочая среда гильзы цилиндра очень плохая, и есть много причин износа. В нормальных условиях, по конструктивным причинам, допускается нормальный износ, но неправильное использование и техническое обслуживание приведут к ненормальному износу.
Структурные причины
(1) Верхняя часть гильзы цилиндра сильно изношена из-за плохих условий смазки. Верхняя часть гильзы цилиндра близка к камере сгорания, имеет высокую температуру и плохие условия смазки. Очистка и разбавление свежего воздуха и неиспарившегося топлива усугубляют ухудшение состояния верхних частей, переводя верхнюю часть цилиндра в состояние сухого или полусухого трения, что является причиной сильного износа верхней части цилиндра. цилиндр.
(2) Верхнее давление велико, что снижает износ цилиндра. Поршневое кольцо плотно прижимается к стенке цилиндра под действием собственной силы упругости и противодавления. Чем больше избыточное давление, тем труднее сформировать и сохранить пленку смазочного масла и тем больше механический износ. Во время рабочего хода по мере уменьшения поршня избыточное давление постепенно уменьшается, поэтому износ цилиндра больше и меньше.
(3) Минеральные и органические кислоты могут вызвать коррозию и отслоение поверхности цилиндра. После сгорания горючей смеси в цилиндре образуются водяной пар и оксид кислоты. Они растворяются в воде с образованием неорганических кислот. Кроме того, органическая кислота, образующаяся при сгорании, вызывает коррозию поверхности цилиндра. В процессе трения поршневое кольцо постепенно соскребает коррозию, что приводит к деформации гильзы цилиндра.
(4) В цилиндр попадают механические примеси, что усугубляет износ в середине цилиндра. Пыль из воздуха и примеси в смазочном масле попадают на поршень и стенки цилиндра, что приводит к износу. Когда пыль или загрязнения перемещаются вперед и назад вместе с поршнем в цилиндре, износ в середине цилиндра увеличивается из-за максимальной скорости движения в середине цилиндра.
Неправильное использование
(1) Плохой фильтрующий эффект масляного фильтра . Если фильтр смазочного масла не работает должным образом, смазочное масло не может быть эффективно отфильтровано, а смазочное масло, содержащее большое количество твердых частиц, неизбежно усугубит износ внутренней стенки гильзы цилиндра.
(2) Низкая эффективность фильтрации воздушного фильтра . Функция воздушного фильтра заключается в удалении пыли и песка, содержащихся в воздухе, поступающем в цилиндр, что снижает износ цилиндра, поршня, поршневого кольца и других компонентов. Эксперимент показывает, что если двигатель не оборудован воздушным фильтром, износ цилиндров увеличится в 6-8 раз. Воздушный фильтр нельзя очищать и обслуживать в течение длительного времени, а эффект фильтрации плохой, что ускорит износ гильзы цилиндра.
(3) Длительная работа при низких температурах. Длительная работа при низких температурах приводит к плохому сгоранию, а нагар диффундирует из верхней части гильзы цилиндра, что приводит к серьезному износу верхней части гильзы цилиндра; Во-вторых, вызывает электрохимическую коррозию.
(4) Всегда используйте некачественное смазочное масло. Чтобы сэкономить время и деньги, некоторые автовладельцы часто покупают для использования некачественное смазочное масло в придорожных магазинах или у нелегальных продавцов масла. Поэтому верхняя часть гильзы цилиндра сильно коррозирована, и ее износ в 1-2 раза превышает норму.
Неправильное обслуживание
(1) Неправильное положение установки гильзы цилиндра. При установке гильзы цилиндра, если есть ошибка установки, центральная линия цилиндра и ось коленчатого вала не являются вертикальными, что приведет к ненормальному износу гильзы цилиндра.
(2) Отверстие медной втулки шатуна перекошено. В процессе технического обслуживания, когда медная втулка расширяется на маленьком конце шатуна, развертка наклоняется, что приводит к отклонению отверстия медной втулки шатуна. Осевая линия поршневого пальца не параллельна осевой линии малого конца шатуна, что вынуждает поршень наклоняться в сторону гильзы цилиндра, что также вызывает ненормальный износ гильзы цилиндра.
(3) Шатун погнут и деформирован. Поврежденный шатун будет изгибаться и деформироваться из-за летных происшествий или по другим причинам. Если его вовремя не исправить и продолжать использовать, это также ускорит износ гильзы цилиндра.
Меры по снижению износа
1.Начинайте и начинайте правильно
При холодном пуске двигателя подача масла к масляному насосу недостаточна из-за низкой температуры, высокой вязкости масла и плохой текучести. В то же время масло на стенке цилиндра питающего газа стекает вниз по стенке цилиндра после остановки, поэтому его невозможно смазать, как это происходит при нормальной работе во время пуска, что приводит к значительному увеличению износа стенки цилиндра. во время запуска. Поэтому при первом пуске двигателя необходимо несколько циклов выдержать двигатель на холостом ходу, а затем запустить его после смазывания поверхности трения. После запуска двигатель должен работать на холостых оборотах, чтобы повысить температуру. Запрещается сбивать масляный порт и перезапускать, когда температура масла достигает 40 ℃; При запуске,
2.Правильный выбор смазочного масла
Смазку с наилучшей вязкостью следует выбирать строго в соответствии с сезоном и требованиями к работе двигателя. Не покупайте и не используйте некачественное смазочное масло по своему усмотрению, а также регулярно проверяйте и поддерживайте количество и качество смазочного масла.
3.Усилить техническое обслуживание фильтра
Держите воздушный фильтр , масляный фильтр и топливный фильтр в хорошем рабочем состоянии, чтобы уменьшить износ гильзы цилиндра. Усиление обслуживания «трех фильтров» является важной мерой по предотвращению попадания механических примесей в цилиндр, снижению износа цилиндров и продлению срока службы двигателя, особенно в сельской местности и районах с песчаными бурями. Для некоторых водителей абсолютно неправильно не устанавливать воздушный фильтр в целях экономии топлива.
4. Поддерживайте нормальную рабочую температуру двигателя.
Нормальная рабочая температура двигателя должна быть 80-90 ℃. Если температура слишком низкая для поддержания хорошей смазки, это увеличит износ стенки цилиндра. Водяной пар в цилиндре легко конденсируется в капли воды, растворяет молекулы кислого газа в выхлопных газах, образует кислотные вещества и вызывает коррозию и износ стенки цилиндра. Испытания показывают, что при падении температуры стенок цилиндра с 90 ℃ до 50 ℃ износ цилиндра в четыре раза выше, чем при 90 ℃. Если температура слишком высока, прочность цилиндра уменьшится, износ усилится, и поршень может даже чрезмерно расшириться, что приведет к аварии «расширения цилиндра».
5. Улучшение качества гарантии
В процессе эксплуатации своевременно находить и устранять проблемы, а также в любой момент заменить или отремонтировать поврежденные и деформированные детали. Гильза цилиндра должна быть осмотрена и собрана в строгом соответствии с техническими требованиями. При замене гарантийных колец следует выбирать поршневые кольца с соответствующей эластичностью. Если эластичность слишком мала, газ будет поступать в картер и сливать масло на стенку цилиндра, что увеличит износ стенки цилиндра; Чрезмерная эластичность непосредственно усугубляет износ стенки цилиндра, или повреждение масляной пленки на стенке цилиндра усугубляет износ стенки цилиндра. Шатунная шейка коленчатого вала и коренная шейка не параллельны. Коленчатый вал будет деформирован из-за сильного удара из-за сгорания колодки двигателя и других причин.