Гильзованный мотор: особенности гильзованных двигателей

Начнем с того, что гильзовка двигателя является решением, которое продиктовано необходимостью снизить вес силового агрегата. Еще следует отметить, что данная технология также позволяет добиться общей экономии в рамках производства ДВС. В этой статье мы поговорим о том, что значит гильзованный двигатель, а также как гильзование отражается на ресурсе и надежности мотора.

Зачем и когда моторы начали гильзовать

Итак, гильзованный мотор появился для того, чтобы добиться снижения веса двигателя. Если просто, снизить вес стало возможным благодаря тому, что при изготовлении блока цилиндров начал использоваться алюминий, а не чугун.

Дело в том, что чугун даже с учетом его прочности и дешевизны в три раза тяжелее алюминия, также отличается склонностью к образованию коррозии, имеет меньшую теплопроводность. В результате чугунные блоки требуют лучшего охлаждения, в систему необходимо заливать большее количество антифриза и т.д.

Первые попытки по внедрению алюминиевых блоков были проведены еще в 1930-е годы на некоторых спортивных авто. Такие «облегченные» двигатели представляли собой алюминиевый блок, в который вставлялись мокрые чугунные гильзы. Понятие «мокрые» означает, что между гильзой и телом блока находится ОЖ из системы охлаждения.

Далее к середине 50-х аналогичная конструкция стала использоваться не только в автоспорте, но и на конвейере. Однако в те годы полностью вытеснить чугун не удалось по причине технологической сложности процедуры гильзования, а также с учетом сниженной жесткости блока, высоких нагрузок на гильзы, быстрому прогару прокладки БЦ даже при незначительных перегревах.

К началу 1970-х стала активно использоваться практика установки в блок из алюминия «сухой»  гильзы. Такая гильза вставлена в блок, при этом каналы для антифриза в данной области отсутствуют. При этом запрессовка  разогретой чугунной гильзы в более мягкий алюминий является сложным процессом.

Еще алюминий и чугун имеют разный коэффициент температурного расширения, в результате чего возможно появление зазора между блоком и самой гильзой после выхода ДВС на рабочие температуры. Однако плюсом стала жесткость такого цилиндра. При этом показатель жесткости был не лучше, чем у чугуна, зато достигалось существенное снижение веса блока.

Дальнейшее развитие технологий привело к тому, что вместо запрессовки гильз блок цилиндров стал отливаться вокруг них. Визуально чугунная гильза стала напоминать вставку, которая вплавлена в алюминий.

Прочность была повышена, однако такие гильзы нельзя выпрессовать из блока для замены, подбора ремонтного размера и т.д. Другими словами, официально гильзованный по данной технологии блок стал непригодным для ремонта, то есть началась эра одноразовых моторов. Затем многие производители и вовсе отказались от чугунных гильз в алюминиевом блоке цилиндров.

Неремонтопригодный блок цилиндров: что нужно знать

Разобравшись с тем, что значит гильзованный двигатель и зачем нужна установка гильз, давайте рассмотрим дальнейшее развитие  технологий производства алюминиевых блоков. Вполне очевидно, что решение отказаться от чугуна и установки гильз позволяет упростить и удешевить процесс, исключить сложную запрессовку гильзы, отливку блока вокруг «стакана» и т.д.

Параллельно цельный блок из алюминия означает, что больше нет необходимости принимать в расчет температурные характеристики двух разных металлов (чугун и алюминий), позволяя добиться лучшего охлаждения цилиндров.

Единственное, алюминий как был, так и остался мягким. Это значит, что стальные поршневые кольца на поршне быстро приведут такой цилиндр в негодность. Получается,  зеркало алюминиевого цилиндра нужно сделать более прочным. Для решения задачи автопроизводители  разработали схемы обработки поверхностей цилиндров различными сверхпрочными покрытиями.

Так появился безгильзовый алюминиевый блок цилиндров. Первые серийные образцы можно было встретить еще в 1971 г. В основе  лежал алюминиевый сплав, в который добавлялся кремний (около 17%). В двух словах, зеркало цилиндра резко и сильно охлаждали, в результате происходила кристаллизация кремния в зоне охлаждения. Далее зону упрочнения также обрабатывали кислотами, чтобы удалить остатки алюминия на молекулярном уровне.

Результатом стала твердая стенка, по которой жесткие поршневые кольца могли свободно работать без риска повреждения зеркала цилиндра (так же, как и в чугунном блоке). Далее этот метод получил развитие. Также появились гильзы из алюминия, которые специально насыщали кремнием.

Технологии  упрочнения зеркала цилиндра кремнием в Европе получили название Silumal и Alusil.  Изготовление алюминиевых упрочненных гильз называется Locasil. Казалось бы, можно было праздновать победу над чугунном даже с учетом неремонтопригодности  таких блоков, однако на практике все оказалось иначе.

Во всех случаях алюминиевые блоки склонны сильно повреждаться от механического воздействия, в результате образуются серьезные задиры. Дело в том, что под прочным кремниевым слоем, который при этом весьма тонкий, все равно остается достаточно мягкий алюминий.

Кстати, еще одним витком эволюции стала технология упрочнения стенок цилиндра путем гальванического нанесения никеля и карбида кремния под названием Nikasil. Владельцы моделей BMW и Audi хорошо знакомы с такими блоками. Компания БМВ затем пошла еще дальше, выпустив двигатель, который имел алюминиевые упрочненные гильзы, а остальные элементы были выполнены из магниевого сплава. Такой сплав позволил сделать двигатель еще более легким.

Сегодня также постоянно ведутся работы над созданием более совершенных технологий по нанесению упрочняющего покрытия. Например, лазерное легирование кремнием, технология плазменного напыления составов с железом, создание на стенках прочного покрытия  из титана и т.д.

Недостатки блока цилиндров из алюминия

С учетом того, что современные технологии шагнули далеко вперед, автопризводители немедленно заявили о том, что двигатели стали не только легче, но и получили увеличенный ресурс. Теоретически так и должно было быть, однако на практике все оказалось несколько иначе.

Прежде всего, хотя кремниевое покрытие или никель тверже и прочнее чугуна, такие блоки все равно очень быстро изнашивались. Например, многие хорошо помнят ситуацию с моторами BMW M52 или M60, которые отличались сильным износом даже не к 100 тысячам пробега, а уже к 60-70 тыс.

Исследования определили, что причиной такого износа оказалась сера, которая содержалась в топливе. Если просто, сера фактически разрушала прочное покрытие на стенках цилиндров. Если к этому добавить, что блок изначально неремонтопригодный, проблема оказалась достаточно серьезной. Естественно, в БМВ от использования  покрытия Nikasil сразу отказались.

Если же говорить об общем ресурсе моторов с алюминиевыми блоками цилиндров различных производителей, на деле ресурс составляет, в среднем, около 300 тыс. км. При этом на данный показатель не особенно влияет сама технология упрочнения цилиндров, а также объем двигателя, его тип и т.д.

Другими словами, форсированный двигатель V8 на дорогом Porsche выйдет из строя уже к 300 тыс. км, при этом простые чугунные блоки  или алюминиевые блоки с гильзой из чугуна  на моторах с рабочим объемом 1.6-1.8 литра вполне способны отходить 400-450 тыс. км.

Если же сравнивать легендарные двигатели-миллинонники из 90-х, которые при должном обслуживании и уходе могли пройти по 750-850 тыс. км. без замены поршневых колец, сегодня современные агрегаты (например, двигатель FSI) выходят из строя к 200 тыс. км, а турбированные высокофорсированные версии даже раньше.

При этом рассчитывать даже на такой скромный ресурс можно только с учетом того, что владелец придерживается рекомендованных межсервисных интервалов, использует качественное моторное масло, которое подходит по всем допускам и рекомендациям, заливает хорошее топливо и эксплуатирует двигатель в режимах умеренных нагрузок.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое хонингование цилиндров двигателя. Из этой статьи вы узнаете о том, для чего на стенки наносится хон, какие преимущества такое решение имеет по сравнению с полировкой зеркала цилиндра, а также как правильно выполнить хонинговку цилиндра.

Если говорить о поломках, алюминиевый блок может немедленно выйти из строя без возможности восстановления  в случае непредвиденной поломки (например, сломались поршневые кольца и т.д.). При этом замена блока цилиндров обойдется достаточно дорого (в зависимости от марки и модели стоимость замены блока на новую деталь может составлять около 25-30 % от стоимости всего подержанного авто и больше). Вполне очевидно, что небольшой ресурс ЦПГ может обернуться серьезными проблемами для владельца после покупки автомобиля с пробегом на вторичном рынке.

Ремонт алюминиевого блока цилиндров

С учетом перечисленных выше минусов и высокой стоимости замены блока, достаточно актуальным стал вопрос практической возможности ремонта. И снова на помощь автолюбителям пришли уже знакомые гильзы. Не так давно специалисты начали практиковать технологию гильзования блоков из алюминия, которые официально не пригодны для восстановления.

Процедура сложная и не самая дешевая, однако на фоне покупки нового блока или контрактного двигателя затраты все равно меньше. Более того, в ряде случаев грамотно выполненная установка чугунной гильзы в алюминиевый блок позволяет значительно увеличить ресурс мотора после такого ремонта.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое гильзовка блока цилиндров и как выполняется гильзование блока. Из этой статьи вы узнаете об особенностях данной процедуры, а также различных тонкостях и нюансах во время установки гильзы в блок.

В качестве итога отметим, что загильзовать сегодня можно фактически любой двигатель. Главное, чтобы толщина стенок позволяла выполнить данную операцию. Получается, после дефектовки двигателя вполне можно подобрать подходящие гильзы и установить их в блок. Остается напомнить, что также необходимо тщательно подходить к выбору автосервиса, доверяя такую ответственную работу исключительно проверенным высококвалифицированным специалистам.

• Расточка и гильзовка блока цилиндров

  Ремонт чугунного или алюминиевого блока цилиндров двигателя при помощи гильзовки. Виды гильз и как гильзы вставляются в блок. Советы и рекомендации. Читать далее

• Как правильно обкатать двигатель после капремонта

  Для чего и как обкатывать бензиновый или дизельный двигатель после капитального ремонта. Режимы езды, особенности процесса обкатки, первая замена масла. Читать далее

• Хонингование цилиндров: что это такое?

  Для чего необходимо наносить хон на стенки цилиндров во время ремонта двигателя. Преимущества профессионального хонингования по сравнению со шлифовкой. Читать далее

• Капитальный ремонт двигателя автомобиля

  Что значит капремонт двигателя автомобиля, какие работы выполняются. От чего зависит ресурс двигателя до капремонта и как его увеличить. Полезные советы. Читать далее

• Дефектовка двигателя: что это такое и для чего нужна

  Что такое дефектовка двигателя и в каких случаях необходимо выполнять дефектовку мотора. Особенности проведения дефектовки силового агрегата, рекомендации. Читать далее

• Шлифовка головки блока цилиндров

  Для чего и когда головку блока цилиндров необходимо шлифовать. Как проверить привалочную плоскость головки блока своими руками. Фрезеровка и шлифовка ГБЦ. Читать далее

Источник