Цилиндр и поршень являются одними из основных компонентов любого двигателя. Стенка цилиндра, коронка поршня и нижний уровень головки цилиндра образуют замкнутую полость, в которой происходит сгорание топливно-воздушной смеси.
Нерабочий цилиндр в машине — как распознать неисправность двигателя?
Первым симптомом является сигнальная лампа двигателя. Двигатель также может начать работать неровно и спазматически, терять мощность, что заметно при остановке, движении и обгоне. На холостом ходу вы почувствуете вибрацию. Также будет наблюдаться усиление горения. Что является наиболее распространенной проблемой?
Причины выхода из строя цилиндров в автомобиле и стоимость ремонта
Наиболее распространенной причиной является свеча зажигания. Необходимо заменить изношенный компонент, а также провода в катушке. Этот компонент производит искру, необходимую для воспламенения топливно-воздушной смеси. Если он не работает, камера сгорания не может быть нагрета.
Если свеча зажигания новая и все равно не работает, причина может заключаться в отсутствии тока. Поэтому причину следует искать в проводке и делать это регулярно. Подробную информацию об интервалах замены можно найти в руководстве по техническому обслуживанию автомобиля. Если обнаружится, что она не работает или причина кроется в проводке, следует проверить катушку зажигания.
Замена свечей зажигания не требует больших затрат. Это стоит всего несколько злотых. Замена старых проводов на новые стоит 30-4 евро. Катушка зажигания бензинового двигателя, с другой стороны, стоит в гараже от 70 до 35 евро.
Цилиндр в машине — что это такое
Цилиндр в автомобиле является важной частью двигателя — это камера, в которой сгорает топливо и вырабатывается мощность. Компонент состоит из поршня и двух клапанов сверху — впускного и выпускного. Сам поршень движется вверх и вниз. Описанное движение вперед-назад создает энергию, которая приводит в движение автомобиль.
Принцип работы компонента заключается в том, что чем больше цилиндров у привода, тем больше мощность, которую он производит. Автомобили обычно оснащаются четырех-, шести- или восьмицилиндровыми двигателями. Они могут быть расположены по прямой линии, V-образно или плоско.
Цилиндр как основа двигателя
Все важные процессы по выработке и преобразованию энергии, необходимой для движения автомобиля, происходят в цилиндре. Цилиндр по сути является связующим звеном между двумя энергиями: Именно здесь энергия сгорания преобразуется в кинетическую энергию, которая заставляет коленчатый вал вращаться.
Поршень и цилиндр
Читайте также: Автосигнализация Шерхан Логикар 6i — надежная защита вашего автомобиля
Во время работы цилиндр подвергается огромным нагрузкам. С одной стороны, высокая температура и давление расширяющихся газов, а с другой — высокая скорость поршня, которая достигает 8 метров в секунду.
При сгорании топлива в цилиндрах выделяется так много тепла, что двигатель необходимо охлаждать, даже если температур а-25 градусов ниже нуля.
Этот процесс можно сравнить с выстрелом, когда пороховые газы приводят в движение пулю, которая разгоняется в стволе (который, кстати, тоже цилиндрический) до скорости от 300 до 1000 метров в секунду, в зависимости от длины ствола. Более того, с огромной частотой, как в пистолете-пулемете Venus, до 2500 выстрелов в минуту.
В то время как группа цилиндров в спортивном автомобиле должна выдержать один рекордный заезд, цилиндры в обычном легковом автомобиле должны работать годами, не теряя мощности, динамики и других характеристик.
В результате автомобильные инженеры должны постоянно заниматься двумя важными аспектами надежности цилиндра: отводом тепла и смазкой поверхности, по которой движется поршень.
Шатун
Именно шатун соединяет поршень (через «поршневой палец») с коленчатым валом (через шейку коленчатого вала). Он предназначен для передачи возвратно-поступательного движения.
Для уменьшения износа коленчатых валов между коленчатым валом и шатуном устанавливаются фрикционные накладки.
Конструкция цилиндра
В ранних двигателях внутреннего сгорания каждый цилиндр располагался в отдельном корпусе. Эта конструкция сохранилась до наших дней и используется, например, в двигателях мотоциклов. В данном случае он не потерял своего значения, так как двигатели мотоциклов используют воздух для охлаждения, открытый со всех сторон. В автомобильном двигателе все цилиндры объединены в единый прочный корпус, называемый блоком цилиндров.
Чтобы цилиндр двигателя мог выдерживать высокие нагрузки, его изготавливают из прочного материала, такого как чугун или специальная сталь с различными добавками. Для снижения веса современные блоки двигателей часто изготавливаются из алюминия. В этом случае гильза цилиндра запрессовывается в блок в виде штампованной стальной гильзы.
Внутренняя часть цилиндра, находящаяся в непосредственном контакте с движущимся поршнем, изготовлена из металла со специальными добавками для повышения прочности.
Наружная часть цилиндра, которая прочно соединена с корпусом блока, называется рубашкой. Внутри рубашки охлаждающая жидкость циркулирует по каналам.
Чтобы облегчить скольжение поршня в цилиндре, BMW предложила покрыть стенки цилиндра специальным сплавом Nickasil, который позволяет снять алюминиевые втулки блока.
Читайте также: Замена масла в двигателе Ваз 2114, 8-клапанном, 16-клапанном
Цилиндры двухтактных двигателей имеют несколько иную конструкцию, чем цилиндры четырехтактных двигателей — они имеют впускные и выпускные окна. Двухтактный двигатель также имеет пластину в нижней части цилиндра для создания более низкой рабочей среды под поршнем.
Из чего изготавливают цилиндры и поршни
Материалы, используемые для изготовления блока цилиндров, должны обладать высокой механической прочностью, хорошей теплопроводностью, низкой плотностью, низким коэффициентом линейного расширения, а также свойствами, снижающими трение и препятствующими коррозии.
Цилиндры изготавливаются из чугуна или стали с различными добавками. Это необходимо для того, чтобы компоненты могли выдерживать высокие нагрузки. В настоящее время блоки цилиндров в основном изготавливаются из алюминия с внутренними стальными деталями, что снижает вес конструкции.
Поршни внутри цилиндра движутся с высокой скоростью и подвергаются воздействию высоких давлений и температур. Первоначально для изготовления этих компонентов использовался чугун, но по мере развития технологий основным материалом для поршней стал алюминий. Это позволило снизить нагрузку на поршни, улучшить теплоотвод и повысить производительность двигателя.
В современных автомобилях, особенно с дизельными двигателями, используются сборные стальные поршни. Эти поршни весят меньше алюминиевых и, благодаря меньшей высоте сжатия, позволяют использовать более длинные шатуны, снижая боковую нагрузку на блок цилиндр-поршень.
Поршневые кольца изготавливаются из высокопрочного серого чугуна с добавлением хрома, молибдена, никеля или вольфрама. Эти материалы улучшают поведение компонентов при входе и обеспечивают высокую износо- и термостойкость.
Охлаждение ЦПГ
Во время работы двигатель выделяет много тепла. Температура выхлопных газов, например, может достигать +2000 °C. По этой причине поршнево-цилиндровый блок должен эффективно охлаждаться.
В современных двигателях система охлаждения может быть жидкостной или воздушной. В первом случае цилиндры двигателя снаружи снабжены большим количеством специальных ребер, которые охлаждаются искусственно созданным потоком воздуха или противотоком.
При жидкостном охлаждении цилиндры охлаждаются охлаждающей жидкостью, которая циркулирует по толщине блока снаружи цилиндров. Нагретые элементы отдают часть своего тепла охлаждающей жидкости, которая затем поступает в радиатор, охлаждается и возвращается в цилиндры.
Система смазки цилиндров
Если в цилиндре нет смазки, поршень будет прилипать, что в конечном итоге приведет к повреждению двигателя. Для удержания моторного масла на внутренних поверхностях цилиндров путем шлифования наносится микрозерно.
В результате на стенках остается небольшое количество масла, которое уменьшает трение между поршнем и цилиндром и помогает рассеивать избыточное тепло в головке цилиндра.
Охлаждение цилиндро-поршневой группы
Во время процесса сгорания в любом цикле работы двигателя в камере цилиндра выделяется большое количество тепла. По этой причине поршнево-цилиндровый блок должен эффективно охлаждаться.
Для отвода избыточного тепла предусмотрена воздушная или жидкостная система охлаждения.
Воздушное
Цилиндры двигателей с воздушным охлаждением имеют ряд ребер на внешней стороне, из которых выходит противоток или искусственно созданный поток воздуха (воздухозаборник).
Жидкостное
При жидкостном (водяном) охлаждении цилиндры промываются снаружи охлаждающей жидкостью, циркулирующей в блоке. Нагретые цилиндры отдают часть своего тепла, а жидкость поступает в радиатор, охлаждается и возвращается в цилиндры.
Система смазки цилиндров
Если цилиндр не смазан изнутри, поршень будет прилипать и в конечном итоге разрушит двигатель. По этой причине хорошая смазка стенок является вторым по важности вопросом после отвода тепла.
Для поддержания стабильной масляной пленки на внутренние поверхности цилиндров наносится микросетка. Этот процесс называется стриппингом. Это не только уменьшает трение в поршне-цилиндре, но и рассеивает избыточное тепло в цилиндре.
Неисправности и ресурс ЦПГ
Даже при правильной эксплуатации автомобиля со временем могут возникнуть проблемы в блоке цилиндр-поршень. Основной причиной этого являются сложные условия эксплуатации цилиндра и поршневого штока.
Под воздействием очень высоких нагрузок и температур:
- Появление пробоин, сколов, трещин на рабочих поверхностях цилиндров
- Деформация посадочных мест под гильзу
- Оплавление или прогар днища поршней
- Разрушение, закоксовывание, залегание колец
- Различные деформации на теле поршней
- Сужение зазора между поршнем и цилиндром, как следствие – задиры на юбках
Эти и другие отказы поршневых цилиндров неизбежны, если двигатель перегревается из-за неисправности термостата, насоса или падения давления в системе охлаждения, или если неисправен вентилятор охлаждения, радиатор или датчик радиатора.
Повышенный расход масла, ухудшение пусковых характеристик двигателя, снижение мощности двигателя, шумы и стуки во время работы указывают на проблемы с компонентами штока цилиндра. Эти моменты нельзя игнорировать, поскольку блок цилиндр-поршень является самым важным узлом двигателя внутреннего сгорания, и его дефекты неизбежно приводят к дорогостоящему ремонту.
Экспертная диагностика помогает точно определить состояние цилиндра и поршня: самого узла поршень-цилиндр (путем полной разборки) и других систем двигателя (например, воздушного фильтра).
Измерьте компрессию в цилиндрах двигателя, возьмите пробы масла из картера и т.д.
Срок службы поршнево-цилиндрового блока зависит от нескольких факторов: Тип двигателя, режим работы, регулярное техническое обслуживание и т.д. Срок службы цилиндро-поршневой группы составляет около 200 тысяч километров для гражданских автомобилей и до 500 тысяч километров для иностранных автомобилей.
Ремонт цилиндро-поршневой группы двигателя включает в себя замену сбрасывателей и компрессионных колец, установку новых поршней и шатунов, восстановление и сверление цилиндров.
Износ цилиндров измеряется с помощью манометра. Трещины и сколы в стенах завариваются или заполняются эпоксидной пастой.
Новые поршни нужного диаметра и веса соединяются с гильзами, а поршневые пальцы — с поршнями и втулками верхней головки шатуна. Шатуны необходимо предварительно проверить и при необходимости установить на место.
Для обеспечения полного срока службы узла поршень-цилиндр рекомендуется использовать масло, предписанное производителем, и менять его строго в соответствии с инструкциями.
Важно следить за рабочей температурой двигателя, чтобы избежать перегрева и холодного запуска зимой.
Система смазки цилиндров
Качественная смазка стенок — второй по важности вопрос после отвода тепла. Если цилиндр не смазан изнутри, поршень просто заклинит, что приведет к немедленному повреждению двигателя.
Для получения устойчивой масляной пленки на зеркале цилиндра (внутренней поверхности) цилиндр полируется — на внутреннюю стенку наносится микросетка. Благодаря этой сетке на стенках всегда есть слой масла, который уменьшает трение (цилиндр-поршень), рассеивает избыточное тепло и умножает пробег до ремонта.
Нестандартные покрытия цилиндра
Разработчики используют новейшие технологии и материалы, чтобы укрепить поверхность цилиндра и сделать ее более износостойкой.
Читайте также: Электромагнитный клапан холостого хода, принцип работы устройства
Наибольший объем двигателя автомобиля составляет 117 литров. Такой большой объем реализован в двигателе грузовика с 24 цилиндрами.
Установка кристаллов кремния в просвет цилиндра многократно увеличила срок службы двигателя, но при этом повысила требования к качеству масла и контролю температуры. Первые двигатели, построенные по этой технологии, были неремонтопригодными и очень дорогими. Дальнейшие разработки в этой области привели к некоторому улучшению ремонтопригодности. Вместо покрытия поверхности цилиндров, которые были отфрезерованы до толщины металла, на блок была надета сменная силиконовая втулка.
Типовые технические характеристики цилиндров автомобильных двигателей
- Диаметр цилиндра
- Высота цилиндра
- Рабочий объем – объем цилиндра от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки движения поршня.
- Полный объем цилиндра – объем камеры сгорания и рабочего объема вместе.
- Степень сжатия — определяется делением полного объема цилиндра на объем камеры сгорания. Этот критерий показывает, во сколько раз сжата горючая смесь в цилиндре. От увеличения степени сжатия в цилиндре увеличивается давление на поршень при сгорании топлива, а значит, возрастает мощность силовой установки в целом. Увеличение этого параметра очень выгодно, так как от такого же количества смеси можно получить больший КПД.
Автомобиль, на котором будут проводиться работы, устанавливается на ровную поверхность. Кабина водителя наклонная и безопасная. Снимается верхняя часть газораспределительного механизма и отсоединяется насос.
- Ключи: рожковый на 13, кольцевой на 14;
- Отвёртки;
- Стальной стержень;
- Комплект измерительных пластин.
Фиксация поршня основной камеры вверху
- Проконтролировать, силу фиксации крепления головок камер;
- Устройство стопора маховика переместить вниз;
- Демонтируйте защитную пластину кожуха маховика;
- Стальной стержень введите в отверстие маховика, поворачивайте по часовой стрелке до стопора изделия.Положение – начало впрыска смеси (цилиндр первый).
Хомут маховика, двигатель КАМАЗ:
Настройка зазоров
- Проверните маховик (2 отверстия – 60°, каждое по 30°);
- Настройте промежутки первой пары камер (1-я и 5-я). Кольцевым ключом на 14 отпустите гайки
- регулировочных винтов. Пластиной 0,3 отрегулируйте клапан впуска, пластиной 0,4 – выпуска.
- Зафиксируйте гайку, усилие 33-41 Нм.
- Настройте промежутки в камерах с первой по восьмую.
Настройка клапанов КамАЗ 740, 6520, 5511 и других модификаций:
- 180 градусов – 4-я, 2-я;
- 180 градусов – 6-я, 3-я;
- 180 градусов – 7-я, 8-я.
Регулировка расстояния КАМАЗа:
