Стенки цилиндра
двигателя образуют совместно с поршнем, кольцами и поверхностью камеры
сгорания пространство переменного объема, в котором совершаются все
рабочие процессы двигателя внутреннего сгорания. Стенка цилиндра должна
быть тщательно обработана и образовывает с поршневыми кольцами пару
скольжения.
Цилиндры и гильзы цилиндров нагружаются силами давления газов, боковой
нагрузкой от поршня и температурной нагрузкой. Переменная по величине и
направлению боковая нагрузка вызывает изгиб и вибрацию цилиндра и
ослабляет его крепление к картеру. Стенки цилиндра под действием
возникающих при движении поршня сил трения подвергаются, кроме того,
износу.
Гильзы цилиндров должны быть прочными, жесткими, износостойкими,
обеспечивать, возможно, меньшие потери на трение поршня о поверхность
цилиндра. Внешняя и внутренняя поверхность гильз должна обладать
антикоррозионной устойчивостью. Конструкция гильз должна также
обеспечивать надежность уплотнений в местах стыков гильз с головкой и
блоком цилиндров.
Гильзы цилиндров могут, являются как самостоятельной конструкционной
единицей двигателя («мокрые» и гильзы двигателей воздушного охлаждения),
так и являться элементом ремонтной технологии, предусмотренной заводом
изготовителем (например: «сухие» гильзы для двигателей, где цилиндры
выполнены заодно с блок-картером).
В автомобильных и тракторных двигателях наибольшее распространение
получили чугунные гильзы.
По конструкции гильзы цилиндра современных автомобильных и тракторных
двигателей можно разделить на три основные группы:
1.
«Мокрые» гильзы
цилиндров.
2.
«Сухие» гильзы
цилиндров.
3.
Гильзы для
двигателей с воздушным охлаждением.
«Мокрые»
гильзы. Конструкцией двигателя с водяным охлаждением предусмотрена
полость в картере двигателя, так называемая «рубашка охлаждения».
Гильза, соприкасающаяся свой поверхностью с охлаждающей жидкостью
находящейся в «рубашке охлаждения» называется «Мокрой». «Мокрые» гильзы
цилиндров обеспечивают лучший отвод тепла, но картер двигателя с такими
гильзами обладает меньшей жесткостью. Большое распространение эти гильзы
получили на грузовых и тракторных двигателях в силу своей высокой
ремонтопригодности.
Просмотр ролика с начала - клик по кнопке REPLAY
Как правило, выпускаемые производителями «мокрые» гильзы не требуют
перед установкой, какой либо доработки. Изношенные «мокрые» гильзы в
большинстве случаев не ремонтируют, а заменяют новыми без снятия
двигателя с шасси. Для предотвращения прорыва газов в охлаждающую
жидкость и просачивания этой жидкости в цилиндр и картер двигателя
«мокрые» гильзы комплектуются уплотнительными прокладками. Внутренняя
поверхность гильз тщательно обрабатывается (хонингуется)для того что бы
обеспечить наличие требуемой масляной пленки для смазки поршневых колец.
Двигатели с «мокрыми» гильзами устанавливаются почти на все современные
коммерческие автомобили.
ВНИМАНИЕ! Во всех двигателях MACK
установленных на грузовиках RENAULT MAGNUM
используются только «мокрые»
гильзы.
«Сухие» гильзы.
Гильзы, не имеющие соприкосновения с охлаждающей жидкостью, называются
«сухими» гильзами. Конструкцией некоторых двигателей предусмотрена
заливка при изготовлении в блок картер гильз изготовленных из
износостойкого материала, создавая тем самым оптимальные условия для
работы цилиндропоршневой группы. Например, некоторые модели двигатели
HONDA, Lend Rover,Volkswagen , AUDI,VOLVO и многих других производителей
имеют алюминиевый блок цилиндров (для уменьшения веса силового агрегата)
и залитые в него «сухие» гильзы (для увеличения ресурса и повышения
ремонтопригодности).
Но самое широкое распространение «сухие» гильзы получили в сфере
капитального ремонта двигателя. Не «загильзованный» блок цилиндров
современного двигателя имеет несколько, предусмотренных технологией,
расточек с последующей установкой в него ремонтных поршней. Установка
«сухих» гильз позволяет не менять блок двигателя даже после износа
цилиндра расточенного в последний ремонтный размер.
Производители гильз выпускают так называемые, заготовки гильз, то есть
гильзы имеющие запас по длине и внешнему диаметру, которые после
токарной обработки запрессовываются с натягом в блок цилиндров. Такие
гильзы как правило не имеют обработки внутренней поверхности. Они
растачиваются и хонингуются только после установки гильзы в блок
цилиндров. Поверхность блока цилиндров под установку тоже повергается
тщательной обработке: расточке и в некоторых случаях хонингованию.
Гильза с упором устанавливается в блок под давлением, с натягом (в
среднем 0,03-0,04 мм),
для гильз, не имеющих упора натяг больше. Наружная поверхность «сухих»
ремонтных гильз, как правило, подвергается шлифовке, для увеличения
плотности прилегания к блоку цилиндров.
Гильзы могут фиксироваться при установке верхним буртом, нижним буртом
или вообще могут устанавливаться без упора.
Некоторые японские производители, например ISUZU, изготавливают
двигатели с тонкостенными стальными гильзами, имеющими покрытие из
пористого хрома железом. Такие гильзы не подвергаются механической
обработке и устанавливаются в блок цилиндров без натяга, с небольшим
усилием и удерживаются в блоке за счет прижатия широкого бурта гильзы
головкой блока. Блок картер с сухими гильзами имеет повышенную жесткость
по сравнению с блоком, с установленными «мокрыми» гильзами.
Гильзы
цилиндров для двигателей с воздушным охлаждением. В двигателях
воздушного охлаждения конструкция оребрения и необходимость создания
охлаждающих воздушных потоков не позволяют применять блок-картерный тип
отливки. В этих двигателях применяют отдельно отлитые цилиндры с
воздушными ребрами, расположенными чаще всего перпендикулярно оси
цилиндра.
Эти гильзы цилиндра крепятся к верхней части картера короткими шпильками
через опорный фланец (несущие цилиндры) или при помощи анкерных
(несущих) шпилек.
Гильзы цилиндров двигателей воздушного охлаждения изготавливают как из
одного (монометаллические), так и из двух (биметаллические) металлов.
Монометаллические цилиндры делают из чугуна, реже из стали или легких
сплавов. Из биметаллических цилиндров получили распространение чугунные
или стальные цилиндры с залитыми (или навитыми) алюминиевыми ребрами.
Широкое распространение двигатели с воздушным охлаждением получили среди
производителей тяжелой строительной техники. Ярким примером является
всемирно известный производитель индустриальных двигателей немецкая
фирма DEUTZ.