«сухие» гильзы – те, которые монтируются в блок цилиндров непосредственно на этапе изготовления нового мотора, и каналы для подачи хладагента в области расположения этой гильзы не предусмотрены;
ЦЕНТР МОТОР ЮГ
«Двигатель «одноразовый», ремонтировать нельзя, только менять (двигатель в сборе, «шорт-блок» или блок цилиндров)…» – чаще всего такое можно услышать про алюминиевые блоки современных двигателей «Форд», «Тойота», «Хонда», «Мазда», «Нисан», «Сузуки», «Субару», «Мицубиси», «Вольво», «Ауди», «Фольксваген», «Опель» (да и весь «Дженерал Моторс»), «БМВ», особенно про блоки цилиндров с «никасилевым» покрытием («nicasil») или «алюсилевые» («alusil») (другое название: силумалевые – «silumal»).
Аргумент такой – гильзовка чугунными гильзами алюминиевого блоа цилиндров не предусмотрена заводом-изготовителем и поэтому такой блок работать не будет, гильзовка невозможна. Между тем, сами фирмы так не считают, например в «БМВ» совершенно спокойно перешли с никасилевого покрытия на двигателях серии M52 на чугунные залитые гильзы на двигателях серии M54 (и продолжают их использовать в дизельных двигателях серии N57), а на двигателях серии N52 применяют технологию заливки алюсилевого блока гильз в магниевый блок цилиндров, «Ауди», «Фольксваген» и «Хонда» также используют все эти варианты (в последнее время, кстати, все чаще применяются именно чугунные гильзы).
Причины отказа от гильзвки блока чугунными гильзами: снижение стоимости изготовления и уменьшение веса, простота переработки при утилизации. На то, что при этом уменьшается ресурс (двигатель с чугунными гильзами намного жестче и дольше сохраняет геометрию цилиндров), изготовитель редко обращает внимание (кстати, переход с никасилевого покрытия на двигателях серии М52 на чугунные гильзы в двигателях серии М54 у «БМВ» был вызван именно многочисленными нареканиями на малый ресурс).
Между прочим, стоит это иметь в виду при покупке контрактного двигателя б/у: прошло время чугунных «миллионников», сейчас уже хорошо, если двигатель с алюминиевым блоком выхаживает 200 тыс. километров. «Форд», «Тойота», «Хонда», «Мазда», «Нисан», «Сузуки», «Субару», «Мицубиси», «Вольво», «Ауди», «Фольксваген», «Опель» (да и весь «Дженерал Моторс») спокойно используют чугунные гильзы в алюминиевых блоках уже много лет, при этом для большинства двигателей расточка под ремонтные поршни не предусмотрена (многие даже разбирать нельзя – только замена «шорт-блока»). Между тем абсолютно все блоки можно отремонтировать при помощи гильзовки блока без ухудшения их потребительских качеств, и прилично сэкономив.
Некоторые особенности гильзовки алюминиевых блоков цилиндров.
Основная проблема при гильзовке алюминиевого блока цилиндров чугунными гильзами – разный коэффициент расширения алюминия и чугуна. Чтобы компенсировать ослабление посадки гильзы в блоке при нагреве двигателя до рабочих температур гильза изначально устанавливается в блок с большим натягом, а чтобы исключить возможность подвижности гильзы в цилиндре даже при больших перегревах гильза выполняется с буртом (с «шляпкой»), которая зажимается между блоком и головкой (см. рис.1).
Если устанавливать гильзу без бурта (см. рис.2), то гарантировать, что она не сдвинется после гильзовки, невозможно (кстати, такое часто случалось со старыми бензиновыми двигателями V-8 «Ленд-Ровер»).
А как с поршневыми кольцами – ведь материал цилиндра поменялся?
Теперь о том, что касается взаимозаменяемости поршневых колец для различных блоков. Есть простые правила:
— кольца для «никасила» не подходят для чугунных гильз (слишком мягкие, быстро стираются), требуется подбор колец от двигателей с чугунными цилиндрами (возможно, с доработкой канавок под кольца на поршнях)
— кольца для «алюсила» вполне можно использовать для чугунных гильз.
Немножко подробнее о том, что такое «никасил» и «алюсил», а также общие мысли о расходе масла современными двигателями:
«никасил» — очень твердое и тонкое (0,2…0,3 мм толщиной) гальваническое покрытие на стенках цилиндра (внешне блестящее, с рисками от хонинговки – очень похоже на обычную чугунную гильзу). Вся проблема в том, что при истирании (а такое не редкость, например, на турбодизелях 2,5 л «Фольксваген-Транспортер», «Фольксваген-Туарег») происходит моментальный прихват поршня к стенкам цилиндра и заклинивание двигателя. Кроме того, нередки случаи, когда никасилевое покрытие внешне выглядит идеально, но при этом оказывается вмятым в стенки цилиндра (особенно в верхней части цилиндра, где поршень «перекладывается»). Цилиндричность нарушается, поршни и поршневые кольца перестают нормально работать – отсюда повышенный расход масла и стуки (особенно на «холодную»). «Никасил» полностью удаляется при расточке блока под гильзы.
«Алюсил» («силумал») — специальный алюминиевый сплав, из которого сделан цилиндр (внешне матовый и гладкий). Есть два варианта: весь блок цилиндров сделан из такого сплава или же блок из более дешевого (или более легкого (например, магниевого) – смотря какие цели ставятся) материала гильзуется гильзами из «алюсила».
Вся хитрость в том, что алюминий почти полностью химически удаляется с поверхности специальной пастой при окончательной обработке цилиндра, поршневые кольца скользят по микрочастичкам кремния, а в микропорах между ними задерживается масло, исключая сухое трение (в чугунных цилиндрах для этого на стенки при окончательной обработке наносят специальные риски – процесс хонингования). И здесь есть проблема – как исключить прихват поршней к стенкам цилиндров? Раньше юбки поршней подвергали «железнению» (покрытию частичками железа), можете сами проверить – к поршням таких двигателей, например, как «Мерседес-Бенц» серии М116, М117, М119, М120, «БМВ» серии М70, М72, притягивается магнит, покрытие было очень стойким к истиранию.
Сейчас технологии шагнули далеко вперед, поэтому используется покрытие, подобное «тефлону» (да-да, как на сковородках!). И все бы хорошо, только современные двигатели очень любят кушать масло (расход в 1..1,5 л на 1000 км уже официально считается дилерами нормой). На это тоже есть свои причины: все производители очень озабочены снижением механических потерь, поэтому усилие разжима поршневых колец делают все меньше и меньше, кольца оставляют больше масла на стенках (кстати, постоянный долив масла позволяет дилерам еще и увеличить межсервисные интервалы до его замены).
Получается следующая цепочка: масло сгорает – образуется нагар – абразивные частицы нагара стирают покрытие на поршнях (так же, как стирается покрытие на сковородках) – происходит прихват поршня к стенкам цилиндра – задиры, разрушение. Например, этим страдают бензиновые двигатели 4,8 л «Порше-Кайен» (у нас были экземпляры с пробегом всего около 70 000 км).
Работы по замене гильзы отличаются высокой сложностью ещё и по причине требуемой высокой точности: для качественной диагностики поверхность гильзы замеряется с десятой степенью точности. От того, как точно будут произведены измерения, зависит правильный подбор гильзы на замену.
Если авто мастер поставил диагноз «нужна гильзовка блока цилиндров», что делать автовладельцу?
Почти каждый знает, как устроен двигатель внутреннего сгорания. Для совсем непосвященных — маленький ликбез:
Есть блок цилиндров, есть цилиндры, внутри цилиндров движутся поршни, их поступательное движение под действием энергии, полученной при воспламенении топливной смеси преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, посредством кривошипно-шатунного механизма.
Каждый поршень, передав свое усилие на коленчатый вал, возвращается в исходное положение, и все начинается сначала. Такой цикл повторяется многократно миллионы раз.
Давление и температура и нагрузки внутри цилиндров очень высоки, и постепенно стенки цилиндров и поршни изнашиваются. И тогда цилиндрам требуется ремонт, а поршни подлежат замене.
Блоки цилиндров (далее БЦ) бывают с т.н. «мокрыми» гильзами и «сухими». А бывают и вообще без гильз, когда цилиндр выполнен прямо в блоке. Блок цилиндров с «мокрыми» гильзами сконструирован так образом, что сменная гильза непосредственно омывается охлаждающей жидкостью, в БЦ с «сухими» гильзами последняя полностью находится в теле блока цилиндров и непосредственно с охлаждающей жидкостью не контактирует.
Расточка или гильзовка?
В большинстве случаев, восстановление цилиндров ограничивается «расточкой» т.е. цилиндр растачивается до ремонтного размера (установленного заводом изготовителем), а изношенные поршни заменяются ремонтными (соответствующего, увеличенного диаметра).
Если выработка в цилиндрах настолько велика, что цилиндр не выходит в ремонтный размер или нужных ремонтных поршней не выпускают, то применяется гильзовка блока цилиндров.
На этом ликбез мы завершаем и переходим к теме, обозначенной в заголовке.
Блоки с сухими гильзами могут быть выполнены из чугуна или алюминия
Чугунные блоки цилиндров
БЦ гильзованные «с завода». В этом случае заводские гильзы выпрессовывают или вырезают на расточном станке и устанавливают (запрессовывают) в цилиндры, промышленно выпускаемые для данного двигателя или специально изготовленные гильзы с натягом (0,05-0,8 мм), которые затем растачивают и хонингуют.
БЦ с цилиндрами без гильз. Цилиндры растачивают, запрессовывают гильзы с натягом (0,05-0,08 мм), затем уже гильзы растачивают в необходимый размер и хонингуют.
БЦ с токостенными стальными гильзами. Тонкостенные стальные гильзы устанавливаются в посадочные места БЦ с зазором 0,01-0,03 мм. Такие гильзы производятся полностью готовыми и не требуют расточки и хонингования. После удаления старых гильз контролируется геометрия посадочных мест и новые гильзы устанавливаются без применения пресса.
Алюминиевые блоки цилиндров
Встречается (в основном) 4 вида алюминиевых БЦ: Гильзованные чугунными гильзами «с завода», алюсиловые БЦ (весь блок состоит из алюминиево-кремниевого сплава), БЦ с никасиловым покрытием цилиндров (в н.в. не применяется), БЦ с плазменным напылением на железной основе. Существуют различные методы ремонта перечисленных БЦ. В данной статье мы рассказываем только о гильзовке чугунными гильзами.
Алюминиевые БЦ гильзованные «с завода» чугунными гильзами. Технология гильзовки в целом схожа с применяемой при гильзовке чугунных БЦ гильзованных «с завода». Чугунные гильзы вырезают на расточном станке, устанавливают новые гильзы, затем их растачивают и хонингуют, но вот в установке гильз есть принципиальное отличие. В алюминиевый цилиндр гильзы нельзя устанавливать при помощи пресса, поэтому применяется горячая посадка. Блок разогревают в печи, а гильзы, охлажденные при помощи жидкого азота, устанавливают в цилиндры без помощи пресса.
Алюсиловые БЦ. Технология схожа с гильзовкой чугунных блоков без гильз. Разница, как и в п.п. 2.1, в способе установки (также применяется горячая посадка).
БЦ с никасиловым покрытием или плазменным напылением на железной основе гильзуются по той же технологии, что и БЦ из алюсила.
(фото: гильзовка блоков цилиндров)
Различают гильзовку БЦ с верхним и с нижним упором (гильзовка без упора, когда гильза держится в цилиндре только за счет натяга является неправильной и не надежной). В случае гильзовки с верхним упором гильза изготавливается (или используется готовая) с буртом, а в БЦ вырезается посадочное место под бурт. В случае гильзовки с нижним упором (применяется, когда гильзовка с верхним упором невозможна, например, цилиндры расположены так близко, что нет места для буртов) используется прямая цилиндрическая гильза, а при расточке цилиндра под запрессовку гильзы в нижней его части оставляется пояс металла для упора гильзы.
В финале необходимо оговориться, что если гильзовка чугунных БЦ является штатной операцией, то гильзовка алюминиевых БЦ чугунными гильзами большинством производителей не рекомендована. Однако, наработанный многолетний опыт нашей компании доказывает, что после гильзовки чугунными гильзами алюминиевые БЦ, естественно при соблюдении технологии сборки и правил эксплуатации двигателя успешно «ходят» долгие годы и не вызывают проблем.
