ОСОБЕННОСТИ ГИЛЬЗОВАННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Особенности гильзованных двигателей

Давайте начнем с того, что применение гильз в двигателях является решением, которое обусловлено необходимостью снизить вес двигательного агрегата. Кроме того, следует отметить, что эта технология также способствует общей экономии в процессе производства внутреннего сгорания. В данной статье мы обсудим сущность гильзованных двигателей и их влияние на долговечность и надежность моторов.

Зачем и когда моторы начали гильзовать

Таким образом, использование гильз в двигателях было введено с целью снижения массы двигательного агрегата. В более простых терминах, это снижение веса стало возможным благодаря переходу от чугунных к алюминиевым блокам цилиндров.

Чугун, несмотря на свою прочность и низкую стоимость, оказался в три раза тяжелее алюминия и более подвержен коррозии, а также имеет менее эффективную теплопроводность. Это означает, что чугунные блоки требуют более активного охлаждения и большего количества антифриза.

Первые попытки внедрения алюминиевых блоков были предприняты в спортивных автомобилях в 1930-х годах. Эти «легкие» двигатели состояли из алюминиевого блока, в который вставлялись влажные чугунные гильзы. Термин «влажные» означает, что между гильзой и блоком находилась система охлаждения.

К середине 1950-х годов такая конструкция стала использоваться не только в автоспорте, но и на производственных линиях. Однако полное отказывание от чугуна было затруднено из-за технологических сложностей гильзования, а также из-за высокой нагрузки на гильзы и склонности прокладок головки блока цилиндров быстро выходить из строя даже при небольших перегревах.

К началу 1970-х стала популярной практика установки «сухих» гильз в блоки из алюминия. Эти гильзы вставлялись в блок, и в этой области не предусматривались каналы для антифриза. Процесс запрессовки горячей чугунной гильзы в более мягкий алюминий был сложным.

Кроме того, алюминий и чугун имеют разные коэффициенты термического расширения, что могло вызвать появление зазора между блоком и гильзой после прогрева двигателя. Но при этом стоит отметить, что благодаря этой технологии достигалась увеличенная жесткость цилиндра, что снижало вес блока.

С развитием технологий, блоки цилиндров начали отливаться вокруг гильз, визуально напоминая вставки, вплавленные в алюминий. Прочность увеличилась, но такие гильзы уже нельзя было вынуть из блока для замены, ремонта и т.д. Таким образом, официально гильзованные блоки стали не пригодными для ремонта, и началась эпоха одноразовых двигателей. В итоге многие производители впоследствии отказались от чугунных гильз в алюминиевых блоках цилиндров.

Неремонтопригодный блок цилиндров: что нужно знать

После понимания сути гильзованных двигателей и их цели, давайте рассмотрим дальнейшее развитие технологий в производстве алюминиевых блоков цилиндров. Очевидно, что отказ от чугуна и гильз позволяет упростить и снизить стоимость процесса, исключая сложную операцию вставки гильзы, литье блока вокруг гильзы и так далее.

Кроме того, использование цельных алюминиевых блоков означает, что больше не нужно учитывать термические характеристики двух различных металлов (чугун и алюминий), что улучшает охлаждение цилиндров.

Однако алюминий остается мягким металлом. Это означает, что стальные поршневые кольца могут быстро износить алюминиевый цилиндр. Для решения этой проблемы автопроизводители разработали методы обработки поверхности цилиндров с применением высокопрочных покрытий.

Так появился безгильзовый алюминиевый блок цилиндров. Первые серийные образцы этой технологии были представлены еще в 1971 году. Основой служил алюминиевый сплав, в котором содержался кремний (приблизительно 17%). Процесс заключался в резком и интенсивном охлаждении поверхности цилиндра, что вызывало кристаллизацию кремния в зоне охлаждения. Далее зону упрочнения обрабатывали кислотами, чтобы удалить остатки алюминия на молекулярном уровне.

Это привело к созданию прочной стенки, на которой жесткие поршневые кольца могли свободно двигаться без риска повреждения поверхности цилиндра, аналогично чугунному блоку. Этот метод дал дальнейшие разработки, включая алюминиевые гильзы, специально обогащенные кремнием.

Такие технологии упрочнения цилиндра кремнием в Европе получили названия Silumal и Alusil. Изготовление алюминиевых упрочненных гильз стало известно как Locasil. Правда, несмотря на победу над чугуном и необходимость отказаться от ремонта таких блоков, на практике возникли свои сложности.

Алюминиевые блоки оказались очень уязвимыми к механическим воздействиям, что приводило к серьезным повреждениям, включая глубокие царапины. Это связано с тем, что под прочным кремниевым слоем, который весьма тонкий, все равно находился мягкий алюминий.

Кроме того, появилась технология упрочнения стенок цилиндра путем гальванического нанесения никеля и карбида кремния, известного как Nikasil. Владельцы автомобилей BMW и Audi знакомы с такими блоками. Компания BMW даже выпустила двигатель, в котором алюминиевые упрочненные гильзы сочетались с другими элементами, изготовленными из магниевого сплава, дополнительно снижая вес блока.

Сегодня продолжаются исследования в области разработки более совершенных методов нанесения упрочняющих покрытий. Включая лазерное легирование кремнием, плазменное напыление железных соединений, создание прочных покрытий из титана и многие другие технологии.

Недостатки блока цилиндров из алюминия

С учетом продвинутых современных технологий, автопроизводители быстро заявили о том, что двигатели стали не только легче, но и обладают увеличенным ресурсом. На теории, это казалось бы должно было быть правдой, но на практике все оказалось несколько иначе.

Прежде всего, несмотря на то, что кремниевое покрытие или никель являются более прочными и твердыми материалами по сравнению с чугуном, такие блоки все равно изнашиваются быстро. Например, многие помнят случаи с двигателями BMW M52 или M60, которые начинали проявлять серьезные признаки износа уже не к 100 тысячам километров пробега, а к 60-70 тысячам.

Исследования показали, что причиной этого износа был сероводород, который содержится в топливе. Простыми словами, сероводород фактически разрушал прочное покрытие на стенках цилиндров. Учитывая, что блоки такого типа изначально не пригодны для ремонта, эта проблема стала довольно серьезной. В результате BMW отказалась от использования покрытия Nikasil.

Что касается общего ресурса моторов с алюминиевыми блоками цилиндров от разных производителей, то на практике этот ресурс, в среднем, составляет около 300 тысяч километров. При этом сама технология упрочнения цилиндров, объем двигателя, его тип и так далее, не оказывают значительного влияния на этот показатель.

Другими словами, высокофорсированный V8 двигатель на дорогом Porsche может выйти из строя уже к 300 тысячам километров, в то время как простые чугунные блоки или алюминиевые блоки с чугунной гильзой на двигателях с объемом 1,6-1,8 литра могут прослужить 400-450 тысяч километров.

Если сравнивать с легендарными «миллионниками» двигателями из 90-х, которые, при правильном уходе, могли преодолевать 750-850 тысяч километров без необходимости замены поршневых колец, современные агрегаты (например, двигатель FSI) выходят из строя уже к 200 тысячам километров, а турбированные версии с высокой мощностью еще раньше.

Тем не менее, даже на такой относительно скромный ресурс можно рассчитывать только в том случае, если владелец соблюдает рекомендованные межсервисные интервалы, использует качественное моторное масло, соответствующее всем допускам и рекомендациям, а также заправляет автомобиль высококачественным топливом и эксплуатирует двигатель в режимах умеренных нагрузок.

Следует также отметить, что алюминиевый блок может непредвиденно выйти из строя при серьезной поломке, например, при повреждении поршневых колец и так далее. Замена блока цилиндров обходится довольно дорого (стоимость замены может составлять около 25-30% стоимости подержанного автомобиля и даже больше, в зависимости от марки и модели). В связи с этим невысокий ресурс блока цилиндров может привести к серьезным проблемам для владельца после покупки подержанного автомобиля на вторичном рынке.

Ремонт алюминиевого блока цилиндров

С учетом вышеупомянутых недостатков и высокой стоимости замены блока цилиндров, вопрос о возможности ремонта стал крайне актуальным. Здесь снова на помощь приходят знакомые нам гильзы. Недавно специалисты начали применять технологию гильзования блоков из алюминия, которые официально не предназначены для восстановления.

Эта процедура сложная и не слишком дешевая, но в сравнении с покупкой нового блока или контрактного двигателя затраты все равно оказываются более низкими. Более того, в некоторых случаях правильно установленные чугунные гильзы в алюминиевом блоке позволяют значительно увеличить ресурс двигателя после такого ремонта.

В заключение, стоит отметить, что сегодня можно гильзовать практически любой двигатель, при условии, что толщина стенок позволяет провести данную операцию. Это означает, что после диагностики двигателя можно найти подходящие гильзы и установить их в блок. Однако следует помнить о важности выбора автосервиса и доверия данной ответственной работе только проверенным и квалифицированным специалистам.