Цилиндры и гильзы цилиндров часть 1

Информация о диагностике

Почему от буртика гильзы цилиндра идет вертикальная трещина? В чем причина полного обрыва буртика гильзы? Как с помощью подшипниковой туши проверить деформацию опорной поверхности буртика гильзы? В чем причина кавитации на гильзе цилиндра? Ответы содержатся в этой статье.

Продольные трещины гильз цилиндров

Вертикальная трещина, начинающаяся у буртика гильзы.
Повреждение распространяется также на сухие гильзы цилиндров из-за малой толщины стенки цилиндра.

Oценка повреждения

Причиной подобных трещин часто является неосторожное обращение с гильзами цилиндров (ударные нагрузки). Даже если повреждение гильзы цилиндра не сразу видно, микротрещина или насечка может при последующей работе двигателя привести к поломке. Дефектная опора буртика гильзы или загрязнение между гильзой цилиндра и блоком цилиндров также может вызвать такие повреждения. Если дефектная опора буртика гильзы является причиной появления продольных трещин, то вместе с продольными трещинами часто наблюдается также возникновение поперечных трещин.

Bозможныe причины

Появление трещин или насечек в результате ненадлежащего обращения с гильзами цилиндров во время транспортировки или ремонта.
Гидравлические удары.
Инородные тела под контактными или уплотнительными поверхностями.
Дефектные опоры буртиков (см. главу «Отломавшийся буртик гильзы цилиндра»).
Cъем материала (эрозия) на кромке гильзы цилиндра
из-за детонационного сгорания и в результате этого ослабление гильзы цилиндра.

Oтломавшийся буртик гильзы цилиндра

Отломавшийся буртик гильзы.
Трещина в буртике гильзы начинается в углублении нижней кромки буртика гильзы и проходит под углом ок. 30° наверх.

Oценка повреждения

Такие повреждения вызваны изгибающими моментами, появляющимися при некачественном монтаже (загрязнения и дефекты формы). В большинстве случаев буртик гильзы цилиндра отжимается уже при затяжке головки блока цилиндров. В двигателях новых поколений для грузовых автомобилей с системой впрыска «насос-форсунка» или «oбщий топливопровод высокого давления» нагрузка на блок цилиндров двигателя возрастает в связи с более высоким давлением сгорания. Так как в двигателях данных типов используются очень прочные стальные уплотнения головки блока цилиндров, после большого пробега автомобиля может возникнуть перекос картера в области опоры буртика гильзы.

Yказание

Деформация опорной поверхности буртика гильзы не распознается визуально без применения вспомогательных средств. С помощью подшипниковой туши можно легко проверить наличие перекоса: тушь наносится очень тонким слоем на опорную поверхность буртика гильзы на блоке цилиндров двигателя. После этого устанавливают новую гильзу без уплотнений и нажимают на седло. Затем снова снимают гильзу цилиндра. Опорная поверхность гильзы цилиндра должна быть равномерно покрыта тушью по всему периметру. В противном случае седло гильзы необходимо доработать: лучше всего на стационарном сверлильном станке или на переносном приборе расточки торца для посадочного буртика гильзы. Таким образом обеспечивается плоскопараллельность относительно поверхности картера (рис. 2).

Bозможныe причины

Изношенная опора буртика гильзы в двигателе после длительного срока эксплуатации.
Загрязненная или поражённая коррозией опора буртика гильзы.
Отсутствие перпендикулярности и/или ровности опоры буртика (рис. 2 и рис. 5).
Неподходящее уплотнение головки блока цилиндров.
Несоблюдение предписанных изготовителем двигателя моментов и углов затяжки при монтаже головки блока цилиндров.
Неверное количество уплотнительных колец.
Зажатые под буртиком гильзы уплотнительные кольца.

Использование уплотнений неверных размеров.
Использование жидких уплотнительных средств.
В случае использования сухих гильз цилиндров «Pressfit»: ошибки при монтаже из-за слишком высокого давления при запрессовке.
Несоблюдение предписанного выступа гильзы (рис. 6):
- При слишком большом выступе гильзы цилиндра буртик гильзы отжимается при затяжке болтов головки блока цилиндров.
- При слишком малом выступе гильза цилиндра недостаточно сильно прижимается к седлу гильзы и под действием хода поршня приходит в качающееся движение. Данное воздействие силы приводит к тому, что буртик гильзы отламывается.
Несоблюдение правильной формы при доработке седла гильзы. Форма седла гильзы должна соответствовать форме гильзы цилиндра. Переход поверхности буртика к диаметру установочного седла должен иметь фаску в 0,5 – 1,0 мм х 45° во избежание насадки закругленного перехода буртика гильзы на кромку. При несоблюдении этого буртик гильзы может быть легко отжат при затяжке головки блока цилиндров (рис. 3). Кроме того, радиус закругления на седле гильзы («D» на рис. 4) не должен быть слишком большим, чтобы гильза цилиндра опиралась на буртике гильзы не на наружную или внутреннюю кромку.

Yказание

При доработке опоры буртика гильзы во время ремонта двигателя должен быть обеспечен требуемый выступ гильзы цилиндра относительно поверхности цилиндра: либо путем подкладывания опорных шайб из стали, либо за счет использования гильз цилиндров с припуском буртика* (рекомендуется).

Кавитация на гильзах цилиндров

Ярко выраженные проявления кавитации на водяной рубашке мокрой гильзы цилиндра (рис. 1 и 2).
Протекание охлаждающего средства в камеру сгорания.

Oценка повреждения

Кавитация возникает преимущественно в плоскости наклона поршня (нагруженная или ненагруженная сторона) под действием высокочастотных колебаний стенки цилиндра. Колебания вызываются боковыми усилиями поршня, давлением сгорания и перекладкой поршня в нижней и верхней мертвых точках. Если охлаждающая жидкость больше не может повторять колебания стенки цилиндра, водяная пленка приподнимается с гильзы цилиндра. Образуется зона разрежения с пузырьками пара, которые при обратном движении стенки цилиндра разрушаются (имплозия) с очень высокой скоростью. Вытесненная пузырьками вода резко ударяется о поверхность цилиндра. Под действием энергии столкновения от нее отрываются мельчайшие частицы, вследствие чего постепенно образуются (вымываются) дыры.

Особенность кавитации заключается в том, что происходит расширение дыр вовнутрь (рис. 3), из-за чего в материале образуются полости.

Факторы, вызывающие кавитацию

Слишком высокая температура охлаждающей жидкости.
Слишком низкое давление охлаждающей жидкости.
Слишком низкая точка кипения охлаждающей жидкости.
Сочетание вышеназванных факторов.

Bозможныe причины

Несоблюдение правильного зазора между юбкой поршня и стенкой цилиндра, например, при повторной установке уже работавших поршней или при использовании цилиндров слишком больших размеров.
Погрешность формы опоры буртика гильзы – некачественная или неточная посадка гильзы цилиндра в картере (см. главу «Отломавшийся буртик гильзы цилиндра»).
Отсутствие предписанного средства для защиты от замерзания и коррозии или соответствующих присадок в охлаждающей жидкости. Антикоррозионное средство содержит ингибиторы, предотвращающие вспенивание. Поскольку ингибиторы со временем теряют свою эффективность, необходимо заменять антикоррозионное средство каждые 2 года и устанавливать правильное соотношение компонентов смеси.
Использование неподходящих охлаждающих средств, например, соленой воды (морской воды), агрессивной или содержащей кислоту воды или других жидкостей.
Недостаточное начальное давление в системе охлаждения. Причина: неподходящая пробка радиатора (недостаточная герметизация из-за неисправного предохранительного клапана) или негерметичная система охлаждения. При надлежащем начальном давлении в системе охлаждения температура кипения охлаждающего средства выше, чем при атмосферном давлении. Начальное давление не устраняет причину образования пузырьков пара, но во всяком случае препятствует их образованию.
Неподходящие уплотнительные кольца и/или неподходящая уплотнительная паста или силикон на буртике гильзы.
Неверное количество уплотнительных колец.
Слишком низкая рабочая температура двигателя: если двигатель из-за определенных условий эксплуатации или из-за неисправности термостата не достигает обычной рабочей температуры, то в системе охлаждения не может образоваться избыточное давление по причине более низкого теплового расширения охлаждающего средства. Из-за слишком низкой рабочей температуры поршни также не достигают надлежащего теплового расширения и поэтому работают с повышенным зазором между юбкой поршня и стенкой цилиндра. И то, и другое способствует образованию пузырьков и тем самым кавитации.
Монтаж дополнительных уплотнительных колец в выточке на буртике гильзы (рис. 4): На этом месте уплотнительные кольца можно монтировать только в том случае, если это однозначно предусмотрено изготовителем.

01 Выступ гильзы
02 Кольцо из томпака
03 Выточка
04 Кольцо круглого сечения