Автомобиль / Силовая установка / Двигатель внутреннего сгорания / Механическая часть двигателя / Блок цилиндров

Блок цилиндров

Блок цилиндров - это основная силовая часть двигателя внутреннего сгорания, в которой расположены цилиндры, опоры коленчатого вала, каналы системы смазки и рубашка охлаждения. К блоку крепятся головка блока цилиндров, поддон, коробка передач, опоры двигателя, навесные агрегаты и элементы кривошипно-шатунного механизма.

Образец правильного английского перевода: блок цилиндров - Cylinder Block или Engine Block; отверстие цилиндра - Cylinder Bore; рабочая поверхность цилиндра - Cylinder Bore Surface; гильза цилиндра - Cylinder Liner или Cylinder Sleeve; сухая гильза - Dry Cylinder Liner; мокрая гильза - Wet Cylinder Liner; плоскость блока - Block Deck; рубашка охлаждения - Water Jacket; масляный канал - Oil Gallery; постель коренного подшипника - Main Bearing Bore; овальность - Out-of-Round; конусность - Cylinder Taper; хонингование - Cylinder Honing; расточка - Cylinder Boring; гильзовка - Cylinder Sleeving; дефектовка блока - Engine Block Inspection.

Состояние блока нельзя определить только по компрессии или внешнему виду. Низкая компрессия, расход моторного масла, картерные газы, перегрев или дым могут быть связаны с поршневыми кольцами, клапанами, прокладкой, головкой блока, турбокомпрессором или системой вентиляции картера. Для локализации применяют измерение компрессии двигателя, пневмотест цилиндров и эндоскопию цилиндров двигателя.

Для обслуживания и ремонта могут потребоваться моторные масла, масляные фильтры, антифриз, инструмент и оборудование для СТО. Гильзы, поршни, кольца, вкладыши, прокладки и крепления подбирают по VIN, коду двигателя, размерной группе и результатам измерений.

Главный принцип: ремонт блока цилиндров назначают только после точных измерений геометрии, проверки плоскости, трещин, коренных опор и каналов. Компрессия, дым или внешний вид не определяют ремонтный размер.
  • Не разбирайте горячий двигатель и не открывайте систему охлаждения под давлением.
  • Не очищайте плоскость блока абразивным диском, который неконтролируемо снимает металл и оставляет абразив в двигателе.
  • Не выполняйте хонингование без измерения диаметра, овальности и конусности.
  • Не устанавливайте новые кольца в изношенные цилиндры без проверки зазоров.
  • Не переставляйте крышки коренных подшипников между позициями.
  • Не шлифуйте плоскость без контроля минимальной высоты блока, выступа поршней и допустимого снятия металла.
  • Не ремонтируйте трещину сваркой без технологии, разрешенной для конкретного материала и зоны.
  • Не применяйте магнитопорошковый контроль к алюминиевому блоку.
  • Не оставляйте стружку, абразив или моющее средство в масляных каналах после обработки.
  • Не устанавливайте коленчатый вал в деформированные коренные опоры без проверки соосности.

Назначение блока цилиндров

Блок удерживает взаимное положение цилиндров, коленчатого вала, головки блока и коробки передач. От его жесткости и точности зависят:

  • герметичность камер сгорания;
  • зазор между поршнем и цилиндром;
  • работа поршневых колец;
  • соосность коренных подшипников;
  • давление и распределение моторного масла;
  • циркуляция охлаждающей жидкости;
  • положение коленчатого вала и поршней;
  • герметичность стыка с головкой блока;
  • ресурс механической части двигателя.

Основные части блока

  • цилиндры или посадочные места гильз;
  • верхняя привалочная плоскость;
  • рубашка охлаждения;
  • главная масляная магистраль и вспомогательные каналы;
  • постели коренных подшипников;
  • крышки коренных опор или нижняя силовая плита;
  • картерная часть;
  • резьбовые отверстия крепления головки;
  • посадочные места датчиков и технологических заглушек;
  • поверхность соединения с коробкой передач;
  • крепления опор и навесных агрегатов;
  • форсунки охлаждения поршней, если они предусмотрены.

Материалы блока

Чугунный блок

Чугун обладает высокой жесткостью, износостойкостью и стабильностью геометрии. Во многих конструкциях цилиндры обработаны непосредственно в материале блока. Недостатками являются большая масса, коррозия и сложность ремонта отдельных трещин.

Алюминиевый блок

Алюминий легче и лучше отводит тепло, но имеет большее тепловое расширение. Рабочая поверхность цилиндров может быть образована:

  • чугунными гильзами;
  • тонкостенными вставками;
  • специальным покрытием;
  • обработанным алюминиевым сплавом с твердыми частицами.

Обычное хонингование или расточка такого блока могут быть запрещены. Метод восстановления определяют по технологии производителя.

Цилиндры и гильзы

Цилиндр в материале блока

Рабочая поверхность образована непосредственно материалом блока. При износе могут применяться хонингование, расточка под ремонтный поршень или установка ремонтной гильзы.

Сухая гильза

Сухая гильза цилиндра не контактирует непосредственно с охлаждающей жидкостью. Тепло от нее передается через материал блока.

Мокрая гильза

Наружная поверхность мокрой гильзы контактирует с охлаждающей жидкостью. При сборке контролируют:

  • выступ гильзы над плоскостью блока;
  • разницу выступа между цилиндрами;
  • состояние опорного бурта;
  • коррозию и кавитацию;
  • состояние уплотнительных колец;
  • чистоту посадочного места.

Геометрические параметры

  • диаметр каждого цилиндра;
  • овальность;
  • конусность;
  • зазор между поршнем и цилиндром;
  • выступ гильз;
  • плоскостность верхней поверхности;
  • высоту блока;
  • соосность коренных опор;
  • диаметр постелей коренных подшипников;
  • состояние резьбовых отверстий.

Допуски различаются для каждого двигателя. Универсального допустимого износа, овальности или максимальной величины шлифования не существует.

Нагрузки при работе

  • давление сгорания;
  • боковая нагрузка поршней;
  • усилия коренных подшипников;
  • затяжка болтов головки;
  • тепловое расширение;
  • вибрация двигателя;
  • нагрузки от коробки передач и опор;
  • давление в системах смазки и охлаждения.

Геометрия цилиндров может изменяться после затяжки головки. Для высокоточного ремонта иногда используют имитационную плиту, воспроизводящую нагрузку от головки блока.

Типичные неисправности

  • износ цилиндров двигателя;
  • овальность и конусность;
  • вертикальные задиры;
  • полировка рабочей поверхности;
  • коррозионные раковины;
  • трещины между цилиндром и каналом охлаждения;
  • трещины коренных опор;
  • деформация верхней плоскости;
  • кавитация мокрых гильз;
  • проседание или перекос гильзы;
  • деформация постелей коленчатого вала;
  • проворачивание коренного вкладыша;
  • повреждение резьбы болтов головки;
  • закупоривание масляных каналов;
  • пористость литья;
  • трещина после замерзания охлаждающей жидкости;
  • разрушение после обрыва шатуна.

Причины повреждения

  • перегрев двигателя;
  • масляное голодание;
  • детонация или преждевременное воспламенение;
  • гидроудар;
  • замерзание воды в рубашке охлаждения;
  • неправильный антифриз;
  • кавитация;
  • перекос головки или неправильная затяжка;
  • неправильный ремонтный размер поршня;
  • ошибки расточки или хонингования;
  • оставленный абразив после ремонта;
  • неправильный преднатяг коренных подшипников;
  • обрыв шатуна или поршня;
  • перегрузка непрогретого двигателя.

Возможные симптомы

Ни один из этих признаков отдельно не доказывает повреждение блока. Похожие симптомы могут создавать головка блока, прокладка, клапаны, поршни, кольца, турбина или система вентиляции картера.

Диагностика без разборки

  • измерение компрессии;
  • пневмотест цилиндров;
  • эндоскопия;
  • анализ цвета выхлопного дыма;
  • измерение картерных газов;
  • контроль расхода моторного масла;
  • проверка давления моторного масла;
  • опрессовка системы охлаждения;
  • тест на газы в охлаждающей жидкости;
  • анализ моторного масла и антифриза;
  • осмотр наружных трещин и утечек.

Эндоскопия показывает задиры, нагар, следы охлаждающей жидкости и часть рабочей поверхности, но не определяет точный диаметр, овальность или конусность.

Проверка после разборки

  • цилиндры и гильзы;
  • верхнюю плоскость;
  • коренные опоры;
  • резьбовые отверстия;
  • рубашку охлаждения;
  • масляные каналы;
  • посадочные места заглушек;
  • поверхность крепления коробки;
  • кронштейны и опоры;
  • зоны возле поврежденного поршня или шатуна.

Измерение цилиндров

Нутромером каждый цилиндр измеряют в нескольких поясах по высоте и как минимум в двух взаимно перпендикулярных направлениях. По результатам определяют:

  • фактический диаметр;
  • наиболее изношенную зону;
  • овальность;
  • конусность;
  • зазор с конкретным поршнем;
  • возможность хонингования;
  • необходимый ремонтный размер.

Поршни измеряют в точке, указанной производителем. Номинальная надпись на поршне не заменяет фактического измерения.

Оценка поверхности цилиндра

  • вертикальные царапины и задиры;
  • перенос материала поршня;
  • остаток хонинговальной сетки;
  • полировку поверхности;
  • ступеньку в верхней части;
  • коррозионные раковины;
  • трещины;
  • локальное потемнение после перегрева.

Видимая сетка хонингования не гарантирует правильную геометрию, а отсутствие глубоких задиров не исключает чрезмерной овальности.

Проверка плоскости

  • общую деформацию;
  • локальные впадины;
  • коррозию вокруг каналов охлаждения;
  • прогары между цилиндрами;
  • риски после неправильной очистки;
  • остатки прокладки;
  • допустимую высоту после предыдущей обработки;
  • шероховатость под конкретный тип прокладки.

После сильного перегрева проверяют не только деформацию головки блока цилиндров, но и плоскость самого блока.

Коренные опоры

Постели коленчатого вала должны быть соосными. Подозрение на деформацию возникает при:

  • проворачивании коренного вкладыша;
  • неравномерном износе вкладышей;
  • тугом вращении коленчатого вала;
  • низком давлении масла;
  • перегреве блока;
  • повреждении крышки или нижней плиты;
  • предыдущем неправильном ремонте.

Для восстановления могут применяться линейная расточка или хонингование. Размеры проверяют с установленными крышками, затянутыми по процедуре.

Проверка трещин

  • визуальный контроль после очистки;
  • капиллярный контроль;
  • магнитопорошковый контроль чугунного блока;
  • опрессовка рубашки охлаждения;
  • вакуумная проверка отдельных зон;
  • специализированный неразрушающий контроль.

Особое внимание уделяют перемычкам между цилиндрами, резьбовым отверстиям, коренным опорам, каналам охлаждения и зонам возле заглушек.

Рубашка охлаждения

  • накипь и отложения;
  • коррозия;
  • кавитация гильз;
  • трещины после замерзания;
  • закупоривание герметиком;
  • пористость литья;
  • повреждение посадок заглушек.

Локальное нарушение циркуляции может перегревать отдельный цилиндр, хотя датчик температуры не всегда показывает критическое значение.

Масляные каналы

  • проходимость всех каналов;
  • отсутствие стружки и абразива;
  • правильность установки заглушек;
  • герметичность резьбовых пробок;
  • состояние форсунок охлаждения поршней;
  • совпадение отверстий блока, вкладышей и прокладок.

Загрязнение одного канала может быстро повредить новый подшипник после капитального ремонта.

Способы ремонта

Хонингование

Хонингование формирует микрорельеф, удерживающий масло и обеспечивающий приработку колец. Оно допустимо только при геометрии в установленных пределах.

Расточка

Расточку применяют при наличии ремонтных поршней и достаточной толщине стенок. Финишный размер формируют под фактический диаметр конкретного поршня.

Гильзовка

Гильзовка позволяет восстановить сильно поврежденный цилиндр или вернуть стандартный размер. Необходимо обеспечить правильный натяг, высоту, теплоотвод и герметичность.

Шлифование плоскости

Обработку выполняют только в допустимых пределах. После нее проверяют высоту блока, выступ поршней, совместимость прокладки и геометрию привода ГРМ.

Восстановление коренных опор

При деформации применяют специализированную линейную расточку или хонингование. Простая установка новых вкладышей проблему не устраняет.

Ремонт резьбы

Поврежденные резьбовые отверстия могут восстанавливаться ремонтными вставками, если это допускает конструкция. Вставка должна выдерживать затяжку болта головки или другого нагруженного крепления.

Когда блок заменяют

  • трещина находится в нагруженной или неремонтопригодной зоне;
  • значительно деформированы коренные опоры;
  • блок сильно поврежден после обрыва шатуна;
  • критически разрушена рубашка охлаждения;
  • специальное покрытие цилиндра не имеет разрешенной технологии восстановления;
  • отсутствуют ремонтные поршни или подходящие гильзы;
  • после обработки будет нарушена минимальная высота;
  • стоимость восстановления выше стоимости пригодного блока или короткого двигателя.

Практические случаи

Новые кольца не устранили расход масла

При ремонте цилиндры не измерили. После повторной разборки выявили значительную овальность, из-за которой новые кольца не могли герметично работать.

Прокладка головки повторно повредилась

Головку отшлифовали, но плоскость блока после перегрева не проверили. Локальная деформация возле цилиндра осталась и повторно нарушила уплотнение.

Низкое давление масла после капитального ремонта

Коренной вкладыш ранее провернулся и деформировал посадку. Новые вкладыши установили без измерения постели, поэтому рабочий зазор остался чрезмерным.

Белый дым ошибочно признали трещиной блока

Опрессовка блока не выявила утечку. Причиной была трещина головки блока цилиндров, открывавшаяся после нагрева.

Двигатель быстро повредил новые подшипники

После хонингования масляные каналы промыли недостаточно. Оставшийся абразив попал в коренные и шатунные подшипники.

Мокрая гильза пропускала антифриз в поддон

Уплотнительные кольца заменили, но посадочное место имело коррозию. Герметичность восстановили только после ремонта посадки и повторной проверки выступа гильзы.

Типичные ошибки

  • считать низкую компрессию доказательством износа блока;
  • менять кольца без измерения цилиндров;
  • хонинговать цилиндр с большой овальностью;
  • подбирать поршень только по надписи на упаковке;
  • не измерять каждый поршень отдельно;
  • не проверять плоскость после перегрева;
  • снимать чрезмерный слой с верхней поверхности;
  • не учитывать требования к шероховатости;
  • переставлять крышки коренных подшипников;
  • не проверять соосность коренных опор;
  • устанавливать мокрые гильзы без контроля выступа;
  • повторно использовать уплотнения гильз;
  • ремонтировать трещину без опрессовки;
  • оставлять стружку в масляных каналах;
  • собирать двигатель без проверки резьбы и моментов затяжки;
  • считать замену прокладки полным ремонтом последствий перегрева.

Товарные группы TESMA

Материалы и детали для ремонта подбирают только после идентификации двигателя и дефектовки. Для одного кода двигателя могут существовать разные размерные группы поршней, вкладышей, гильз и прокладок.

Частые вопросы

Чем блок цилиндров отличается от головки блока?

Блок содержит цилиндры и опоры коленчатого вала. Головка закрывает цилиндры сверху и содержит клапаны, каналы впуска и выпуска, а во многих двигателях - распределительные валы.

Можно ли определить износ блока по компрессии?

Нет. Компрессия зависит также от клапанов, фаз ГРМ, прокладки, колец, частоты вращения стартера и условий измерения.

Поможет ли замена поршневых колец без расточки?

Только если геометрия и поверхность цилиндров находятся в допустимых пределах. При большой овальности или конусности новые кольца проблему не устраняют.

Что означают вертикальные задиры?

Они могут возникнуть из-за перегрева, масляного голодания, разрушения поршня, посторонних частиц или неправильного зазора.

Можно ли ремонтировать трещину блока?

Возможность зависит от материала, расположения и нагрузки. После ремонта необходим повторный контроль герметичности и геометрии.

Для чего необходимо хонингование?

Оно формирует точный размер и микрорельеф поверхности для работы поршневых колец. Хонингование не исправляет большой геометрический износ.

Когда требуется расточка?

Когда износ или повреждение превышают возможности финишного хонингования, но блок допускает ремонтный размер и доступны соответствующие поршни.

Почему важен выступ мокрых гильз?

Он обеспечивает правильное обжатие прокладки головки. Недостаточный или неравномерный выступ может вызвать прорыв газов и утечку охлаждающей жидкости.

Нужно ли проверять блок после перегрева?

Да. Проверяют плоскость, цилиндры, коренные опоры, трещины и герметичность рубашки охлаждения.

Почему после ремонта необходимо очищать масляные каналы?

Абразив и стружка быстро повреждают новые подшипники, коленчатый вал и масляный насос.

Когда ремонт блока нецелесообразен?

При критической трещине, разрушении коренной опоры, большом повреждении после обрыва шатуна, отсутствии ремонтных деталей или слишком высокой стоимости восстановления.

Связанные страницы базы знаний TESMA

Что еще прочитать по этой теме

Вывод

Блок цилиндров определяет геометрическую основу двигателя, положение цилиндров и коленчатого вала, циркуляцию масла и охлаждающей жидкости. Его неисправности не подтверждают по одному симптому.

Правильное решение принимают после комплексной диагностики, точных измерений, проверки трещин, плоскости, гильз и коренных опор. Хонингование, расточка, гильзовка или замена блока должны соответствовать конструкции конкретного двигателя и фактическому износу.