Блок цилиндров (БЦ) и головка блока цилиндров (ГБЦ) двигателя — основные элементы двигателя. Входящие в их состав компоненты непосредственно отвечают за функционирование агрегата. В процессе эксплуатации БЦ и ГБЦ выдерживают значительные нагрузки и большие колебания температуры. Именно поэтому важен тип материала, использованного при их изготовлении, и то, насколько качественно они изготовлены. Большое значение имеют четкость и тщательность механической обработки.
БЦ — его еще называют шорт-блок — наиболее габаритная часть двигателя. Другие комплектующие прикрепляются к нему. Сверху на БЦ расположены колодцы цилиндров. Вокруг них имеются специальные пространства для равномерного охлаждения жидкости, или рубашка охлаждения. В нижней части, называемой картером, находится коленчатый вал с прикрепленными к нему поршнями и шатунами.
Фактически БЦ — агрегат, где расположен целый кривошипно-шатунный механизм. В нем имеются каналы смазочной системы. БЦ изготавливают с применением технологии литья в виде цельнолитой детали. Отливается БЦ, как правило, из чугуна, а также из алюминиевых сплавов. Алюминиевый блок более легкий, но уступает в прочности и стоимости. Чугун же гораздо дешевле, и к тому же более прочный.
Хонингование цилиндров
Цилиндры представляют собой или часть блока, или же используются гильзы. Поверхность цилиндров покрывается особым никелькремниевым сплавом, никасилом. Он отличается повышенной прочностью и защищает кольца поршня от чрезмерного трения. Поверхность полируют до состояния зеркальной гладкости с целью минимизировать трение в случае недостаточного количества смазочного материала.
Чтобы улучшить смазку внутренних стенок цилиндров, выполняют хонингование. Для нанесения хона существует предназначенный конкретно для этого инструмент. Он оснащен головкой и абразивными брусками. На стенках получается выгравированная сетка. Ее пазы идеально приспособлены для удержания смазочного материала. Далее стенки с хоном покрываются масляной пленкой, что существенно снижает трение и способствует увеличению срока службы комплектующих. Повторяют процедуру обычно при расточке двигателя или при замене гильз.
Гильзы
Их устанавливают в алюминиевых блоках, так как алюминий хуже переносит внешние воздействия и сильные колебания температур. Для чугунных блоков это не характерно. Гильзы бывают несъемные и съемные. Первые выполнены запрессовкой прямо в БЦ. Также гильзы бывают «мокрые» и «сухие».
«Мокрые» контактируют стенками с охлаждающей жидкостью. Благодаря этому удается добиться более эффективного охлаждения. «Мокрые» можно без проблем поменять. Их нередко используют в тяжелой специальной технике, на сельскохозяйственных машинах и т.п. «Сухие» гильзы обычно несъемные, они запрессованы в тело цилиндра, чем достигается цельность и конструктивная устойчивость БЦ. Но «сухие» значительно слабее охлаждают по сравнению с «мокрыми».
Расточка и гильзовка БЦ
При выявлении признаков износа и выработки на стенках используется расточка цилиндров. Со стенок срезается слой металла заданной глубины, далее ставятся новые ремонтные поршни и кольца соответствующего размера. Расточки можно делать ограниченное количество раз, так как из-за них объем увеличивается, эксплуатационные характеристики снижаются.
Когда возможное количество расточек использовано, делают гильзовку. Это технологически непростая работа, и выполняется она только с помощью специализированного оборудования. Замена «мокрых» гильз значительно проще, выполняется даже кустарным способом. Если приходится иметь дело с «сухими» гильзами и цельным чугунным БЦ, то его нужно растачивать под новые гильзы и запрессовывать их с высочайшей точностью. Непосредственно БЦ раскаляют до 150-200 градусов, а гильзу охлаждают. Так удается достичь максимально точной посадки.
ГБЦ
Это что-то вроде набалдашника, крышки, устанавливается она сверху БЦ и закрывает его. ГБЦ изготавливается обычно из алюминиевых сплавов. Она крепится к БЦ строго определенным образом, в соответствии с инструкцией к данному автомобилю. Подразумевается крепление к БЦ посредством шпилек или болтов. Они зажимаются динамометрическим ключом в нужном порядке.
В результате плотного соприкосновения ГБЦ и БЦ получаются камеры сгорания. Чтобы отработанные газы не выходили через зазор между головкой и БЦ, на это место прикрепляется уплотнитель. Он обычно имеет асбестографитовое основание и устойчив к воздействию давления и перепадов температуры.
Чтобы лучше понять особенности работы и назначение ГБЦ, не лишним будет вспомнить, как работает ДВС. Его действие основывается на том, чтобы превратить энергию, полученную от сгорания топлива, в механическую. В большинстве случаев используются поршневые двигатели. Они и преобразуют один тип энергии в другой.
ГБЦ включает в себя:
- корпус с камерами сгорания, патрубками, масляными и каналами системы охлаждения;
- газораспределительный механизм;
- распределительные валы с приводом от коленвала;
- выемки для свечей;
- прокладку ГБЦ;
- впускные и выпускные коллекторы.
В настоящее время в двигателях клапаны ГРМ и распредвал расположены в ГБЦ. До этого выпускались агрегаты с нижним распредвалом. В V-образных моторах каждый ряд цилиндров оснащен отдельной установленной на него головкой. В передней части ГБЦ имеется цепной или ременной привод газораспределительного механизма. По сторонам на фланце установлены коллекторы. Тут же находятся патрубки для поступления охлаждающей жидкости.
Крышка клапана
С ее помощью герметично закрыта и защищена ГБЦ и газораспределительный элемент. Деталь прикрепляется к ГБЦ болтами. Между головкой и крышкой имеется прокладка для обеспечения большей герметичности. Это необходимо, чтобы масло при эксплуатации автомобиля не вытекало и не происходило засорение ГБЦ пылью и другими загрязнениями. Сверху на крышке есть горловина для залива масла.
Раньше для изготовления крышек использовалась сталь, сейчас для этого в основном применяют алюминий или пластик. Таким образом снижается шум, деталь становится более надежной и доступной по стоимости. БЦ и ГБЦ — главные функционально значимые элементы двигателя. Их надежность определяется видом материала и качеством. При соблюдении правил эксплуатации и надлежащем уходе эти детали имеют длительный срок службы.