Гильзы цилиндров дизельного двигателя: конструкция, материалы и особенности эксплуатации

Введение
Гильзы цилиндров — ключевые элементы дизельных двигателей, обеспечивающие герметичность камеры сгорания, снижение трения и эффективный отвод тепла. Они подвергаются экстремальным нагрузкам: высоким температурам (до 1000°C), давлению газов, механическому износу и коррозии. В статье рассмотрим их типы, материалы, конструктивные особенности и методы обслуживания.

1. Назначение и функции гильз

Гильза цилиндра выполняет несколько критических задач:

• Создание рабочей поверхности для движения поршня, минимизация трения за счет хонингованной внутренней поверхности («зеркала цилиндра»).

• Защита блока цилиндров от износа, коррозии и деформаций .

• Теплоотвод — отвод тепла от зоны сгорания через контакт с охлаждающей жидкостью или воздухом.

• Обеспечение ремонтопригодности — возможность замены гильзы без демонтажа всего блока.

2. Типы гильз

а) «Мокрые» гильзы

• Конструкция: окружены охлаждающей жидкостью, которая циркулирует в «рубашке» блока.

• Преимущества: эффективный теплоотвод, простота замены (без снятия двигателя).

• Недостатки: снижение жесткости блока, риск протечек через уплотнительные кольца.

• Применение: грузовые автомобили, тракторы, спецтехника.

б) «Сухие» гильзы

• Конструкция: запрессованы в алюминиевый блок без контакта с охлаждающей жидкостью.

• Преимущества: повышенная жесткость блока, возможность расточки до 3 раз для ремонта.

• Особенности: используются в двигателях Honda, Volkswagen, ISUZU (тонкостенные стальные гильзы с хромированным покрытием).

в) Гильзы для двигателей с воздушным охлаждением

• Конструкция: ребристая поверхность для улучшения теплоотдачи, сборка из отдельных секций.

• Материалы: чугун, биметаллические сплавы (сталь + алюминиевые ребра).

• Применение: строительная и сельскохозяйственная техника (например, двигатели DEUTZ).

3. Материалы для изготовления

• Чугун:

  • Плюсы: износостойкость, устойчивость к коррозии, низкая стоимость.

  • Минусы: высокая масса, ограниченная теплопроводность.

  • Легирование: хром, молибден, медь для повышения прочности.

• Сталь:

  • Плюсы: повышенная прочность, термостойкость.

  • Минусы: сложность обработки, высокая цена.

• Биметаллические сплавы:

  • Комбинация стали (основа) и алюминия (ребра) для улучшения теплоотвода.

• Алюминий:

  • Плюсы: легкость, высокая теплопроводность.

  • Минусы: низкая износостойкость, требует частой замены.

4. Конструктивные особенности

• Хонингование: обработка внутренней поверхности для создания микропор, удерживающих масляную пленку.

• Уплотнение:

  • Для «мокрых» гильз — резиновые кольца или медные прокладки.

  • Для «сухих» — посадка с натягом (0,03–0,04 мм).

• Крепление: верхний/нижний бурт или фиксация через головку блока (технология ISUZU).

5. Дефекты и обслуживание

а) Распространенные дефекты

• Трещины: возникают из-за термоударов, перетяжки болтов или замерзания антифриза.

• Кавитация: образование «сот» на внешней поверхности из-за вибраций и химически агрессивного антифриза.

• Износ внутренней поверхности: вызван абразивными частицами (при некачественном воздушном фильтре).

б) Методы обслуживания

• Регулярная проверка: замер износа микрометром, контроль геометрии цилиндра (допустимая овальность — до 0,05 мм).

• Замена масла и фильтров: предотвращение абразивного износа.

• Расточка и хонингование: восстановление поверхности гильзы при износе.

• Использование качественного антифриза: защита от коррозии и кавитации.

6. Особенности дизельных двигателей

В дизелях гильзы испытывают повышенные нагрузки из-за высокой степени сжатия и детонации. Это требует:

• Усиленных материалов (легированный чугун, сталь).

• Тщательного контроля герметичности и теплоотвода.

Заключение

Гильзы цилиндров дизельных двигателей — инженерный компромисс между прочностью, теплоотводом и ремонтопригодностью. Выбор типа и материала зависит от условий эксплуатации: для тяжелой техники предпочтительны «мокрые» чугунные гильзы, а в легковых авто — «сухие» с возможностью многократной расточки. Регулярное обслуживание и контроль износа продлевают ресурс двигателя, предотвращая дорогостоящий ремонт.

Для более детального изучения рекомендуем ознакомиться с источниками, использованными в статье.