logo1

logoT

 

Вкладыши двс


Вкладыши коленвала: неисправности и подбор новых деталей

Одним из важнейших элементов привычного нам ДВС является коленвал. За счет него энергию от сгорания топлива можно передать смежным элементам и обеспечить вращение колес. Ключевой момент здесь: вал вращается. На первый взгляд ничего особенного, но любой инженер подтвердит, что работа с вращающимися элементами требует особого подхода. Ведь необходимо обеспечить вращение для вибраций, а также нагрева, обусловленного действием сил трения. В этом очень помогают вкладыши коленвала, представляющие собой полукольца с т.н. антифрикционным покрытием. На первый взгляд, очень простая вещь, однако грамотному автолюбителя нужно знать об этих элементах коленвала все. Об устройстве вкладышей, их неисправностях, а также методике замены вы узнаете из материала Avto.pro.

Подробнее о детали

Вкладыши коленчатого вала – это подшипники скольжения, являющиеся конструктивными элементами кривошипно-шатунного механизма ДВС. Ответственны за снижение потерь на трение и предотвращение клина деталей в месте контакта коленвала с постелью блока мотора (коренные вкладыши) и шатунами поршней (шатунные вкладыши).

  • Коренные. Такие вкладыши располагают между самим валом и теми местами, в которых он проходит через корпус двигателя;
  • Шатунные. Их устанавливают между шатунами и шейками автомобильного коленвала.

Как уже было указано выше, вкладыши коленвала не похожи на классические роликовые или шариковые подшипники – они выглядят как обычные полукольца. Дело в том, что обычные подшипники не выдержат нагрузок, которые выдает силовой агрегат автомобиля. Лишь в некоторых маломощных моторах установлены подшипники качения, тем временем как наиболее распространенными являются именно подшипники скольжения. Резюмируя, назначение вкладышей коленчатого вала в следующем:

  • Обеспечить нормальную передачу сил и моментов, которые возникают при работе силового агрегата;
  • Минимизация сил трения, которые возникают в местах контакта коленвала, опор блока цилиндров, а также шатунов;
  • Центровка деталей, правильное позиционирование;
  • Распределение масла.

Здесь стоит отметить, что со временем геометрия вкладышей меняется. Сильно изношенные детали необходимо менять, но в качестве замены не всегда подходят оригинальные вкладыши, установленные еще на заводе автоконцерна. Рекомендуется установка вкладышей ремонтных размеров, толщина которых больше. Если на старый двигатель установить не ремонтные вкладыши, зазор между деталями будет слишком большим, что может вылиться к появлению стуков и интенсивному износу коленчатого вала.

Как устроены вкладыши коленвала

Конструкция современных подшипников скольжения коленчатого вала составная. Она включает в себя пару металлических полуколец, которые охватывают шейку коленчатого вала и снизу, и сверху. Сами полукольца при этом плоские – иначе бы не удалось создать достаточно небольшой зазор между вкладышем и валом. Кроме того, во вкладышах предусмотрены такие элементы:

  • Одно или два отверстия, через которые масло может двигаться к масляному каналу;
  • Продольная канавка, если это коренной вкладыш (нижний) или же верхний шатунный;
  • Боковые стенки, если вкладыш упорный;
  • Фиксирующий замок, выполненный в виде пазов под штифтовое крепление или в виде шипов.

Запчасти на Mazda 2

Бампер передний

2 hatchback (DE) (06.07 - 06.15)

Запчасти на Mazda 2

Диффузор радиатора охлаждения

2 hatchback (DE) (06.07 - 06.15)

Сами вкладыши при этом бывают биметаллические или же триметаллические. Самыми простыми и распространенными являются именно биметаллические вкладыши, основой которых является полосы 0,9 – 4,0 миллиметра толщиной из стали и с антифрикционным покрытием, толщина которого составляет 0,25 0,40 миллиметра. Как правило, такое покрытие выполнено из мягкого сплава меди, свинца и олова. Реже встречается сплав из меди, алюминия и олова, а также свинца, алюминия, олова и кремния. Как правило, медь и алюминий составляют 75% сплава.

Менее распространенные триметаллические вкладыши коленвала имеют специальный покровный слой очень малой толщины. Он призван защитить вкладыш от коррозии и быстрого износа. Состав сплава почти аналогичен составу для антифрикционного слоя, вот только в нем содержится очень много свинца и довольно мало меди. Кроме того, самые продвинутые и дорогостоящие вкладыши могут иметь дополнительные защитные слои – один с внутренней, а второй с наружной стороны. В составе защитных слоев может встречаться олово и никель. Сразу отметим, что подшипники скольжения имеют иногда имеют весьма занятные исполнения, так как автоконцерны могут создавать вкладыши по-своему, не руководствуясь единым стандартом.

Причины и признаки неисправности

Вкладыши могут выходить из строя по ряду причин. Разумеется, эксплуатационный ресурс вкладышей очень большой, так что автолюбители не так часто сталкиваются с необходимостью их замены. Но если поломка все же случилась, действовать нужно незамедлительно. Рекомендуется сразу обратиться на СТО, где двигатель сможет осмотреть специалист. Однако продлить эксплуатационный ресурс вкладышей автолюбитель может. Вот по каким причинам данные детали могут выходить из строя:

  1. Попадание инородных тел;
  2. Усталость металла;
  3. Износ вследствие проникновения олова;
  4. Коррозия поверхности;
  5. Грязевая эрозия;
  6. Недостаточное смазывание;
  7. Эрозия из-за кавитации;
  8. Несоостность.

Как видите, причин выхода из строя довольно много. Давайте рассматривать их по порядку. Касательно первой причины: если на рабочую поверхность вкладыша попадают инородные тела или же грязь, дальнейший износ вкладыша происходит ускоренно. Строго рекомендована очистка системы и замена подшипников, если они имеют критический износ. Касательно второй: усталость может быть вызвана как длительной эксплуатацией, так и чрезмерной нагрузкой на деталь. Стоит опасаться как установки низкокачественных вкладышей, так и недогорания топлива в камерах и неправильного тюнинга мотора. Кроме того, имеет смысл проверить форму шейки вала. Касательно третьей: если вкладыш перемещается на своем посадочном месте, в местах, где слой олова значителен, он может изнашиваться намного сильнее. Здесь рекомендован осмотр, очистные работы и корректировка. Касательно четвертой причины: ускоренный износ детали и появление на ней следов коррозии зачастую связано с применением низкокачественного моторного масла. При этом особняком стоит выход вкладышей из строя вследствие грязевой эрозии (пятый пункт списка). На вид все просто: из-за скопления грязи на вкладышах, а в иных случаях и в области вокруг масляных отверстий, детали изнашиваются быстрее. На деле же причин, по которым в системе появляется так много грязи, несколько. Рекомендована замена масла, а также масляных и воздушных фильтров.

Одной из самых частых причин, по которой любые вкладыши приходится менять чаще обычного, кроется в невысоком качестве смазывания (шестой пункт списка). Вследствие возникновения сухого трения вкладыши могут изнашиваться очень сильно. Рекомендуется проверить систему смазывания агрегата, а также убедиться в опор вкладышей и общей целостности вала. Касательно седьмой причины: проверьте, нет ли в моторном масле примесей антифриза от утечки. Также имеет смысл убедиться в правильности зазоров вкладышей. В иных случаях эрозия из-за кавитация может быть вызвана частой детонацией топлива и слишком большой скоростью тока моторного масла в системе. Сам вкладыш при этом будет иметь хорошо заметные точки вымывания. И, наконец, что касается восьмой причины: если вкладыш сильно изнашивается ближе к кромке, нужно проверить правильность расположения осей вкладышей и шейки.

Выявить поломку вкладыша зачастую удается лишь в самый последний момент. Именно по этой причине производители автомобилей рекомендуют периодически проводить диагностику двигателя, менять вкладыши, опционально производить шлифовку шеек коленчатого вала. Если вы слышите глухой металлический стук в районе двигателя, критически высока вероятность того, что его источником является вал с изношенными вкладышами. Как показала практика, стук шатунных вкладышей имеет высокую резкость и очень хорошо прослушивается, если вы удерживаете холостые обороты и затем резко подгазовываете.

Немного о подборе вкладышей

Самостоятельный подбор вкладышей – довольно рисковое дело, так как вероятность выбрать деталь, которая не вполне подходит к коленвалу вашего автомобиля, будет сложно. Дело в том, что потенциальному покупателю важно учитывать не только совместимость запчасти с автомобилем, но еще и состояние некоторых его узлов. В данном случае речь идет об коленчатом вале, который еще и придется отшлифовать. Так что без обращения к эксперту, который разберет двигатель и проведет диагностику, зачастую не обойтись. Вполне вероятно, что придется устанавливать ремонтные вкладыши большой толщины. Такие детали можно искать по следующим параметрам:

  • Данные автомобиля;
  • VIN-код;
  • Код подходящего вкладыша.

Проще всего вести поиски в каталогах интернет-магазинов. Там автолюбитель сможет, к примеру, найти оригинальные вкладыши и, отталкиваясь от них, подобрать ремонтные. Если старые вкладыши просто износились по причине длительной эксплуатации и значительных нагрузок, есть вероятность того, что дефектовка коленчатого вала не потребуется. Из этого следует, что подходящие вкладыши будет подобрать несколько проще.

Если вы хотите выполнить как можно более значительный объем работ самостоятельно, то для начала вам придется определить показатель зазора. Для этого нужен динамометрический ключ и специальная калибровочная проволока. Если зазор большой, это говорит о необходимости расточки вала и дальнейшей установки ремонтных вкладышей. Работу с валом можно доверить исключительно профессионалам. Размер подходящих вкладышей можно определить микрометром. В технических руководствах тоже можно найти полезную для поиска вкладышей информацию.

Вывод

Вкладыши коленчатого вала – простые и, на первый взгляд, невероятно живучие элементы современных двигателей. Практика успела показать, что с необходимостью замены вкладышей за весь период пользования автомобилем приходится сталкиваться один-два раза. Но не стоит думать, что это именно та деталь, которая не должна ломаться. Напротив, вкладыши иногда называют защитными элементами коленчатого вала, так как они одними из первых принимают на себя удар. Если вы столкнулись с необходимостью замены вкладышей, ни в коем случае не медлите. Обратитесь к специалисту по двигателям и доверьте все ему, или же попытайтесь сделать часть работы самостоятельно.

Вкладыши для двигателя – детали критические

На первый взгляд вкладыши – это просто штамповка. Но впечатление обманчиво: подшипники скольжения представляют собой высокотехнологические изделия из сложного композитного материала, имеющие специфическую геометрию и точные размеры. И, что немаловажно – они являются критическими деталями двигателя, отказ которых ведет к его остановке и очень дорогому ремонту...

Функции подшипников

Вращающиеся компоненты двигателей внутреннего сгорания оборудованы подшипниками скольжения, которые выполняют разные функции:

• коренные вкладыши поддерживают коленчатый вал и обеспечивают его вращение. Устанавливаются в блоке цилиндров. Каждый вкладыш состоит из верхней и нижней половин. На внутренней поверхности верхней половины, как правило, есть канавка для смазки и отверстие для подачи масла.

• шатунные вкладыши обеспечивают вращение шейки шатуна, который, в свою очередь, вращает коленвал. Устанавливаются в нижней головке шатуна.

• упорные кольца предотвращают осевое движение вала. Часто упорные кольца являются частью одного из коренных вкладышей – такие комбинированные подшипники называются буртовыми или фланцевыми вкладышами.

• втулки верхней головки шатуна обеспечивают вращение поршневого пальца, соединяющего поршень с шатуном.

• вкладыши распредвала поддерживают распредвал и обеспечивают его вращение. Устанавливаются в верхней части головки блока цилиндров (или в блоке цилиндров – у двигателей с нижним расположением распредвала).

Биметаллические (а) и триметаллические подшипники со свинцовистым покрытием (б, в)

Подшипники скольжения смазываются моторным маслом, постоянно подающимся к их поверхности и обеспечивающим гидродинамический режим трения.

Непосредственный контакт между трущимися в гидродинамическом режиме поверхностями отсутствует – благодаря масляной пленке, которая образуется в сходящемся зазоре (масляном клине) между поверхностями подшипника и вала.

Условия работы подшипников скольжения

Масляная пленка предотвращает локальную концентрацию нагрузки. Однако при определенных условиях гидродинамический режим трения сменяется на смешанный. Это происходит, если имеются:

• недостаточный поток масла;

• высокие нагрузки;

• низкая вязкость масла;

• перегрев масла, дополнительно снижающий его вязкость;

• высокая шероховатость поверхностей подшипника и вала;

• загрязнение масла;

• деформация и геометрические дефекты подшипника, его гнезда или вала.

В смешанном режиме трения возникает непосредственный физический контакт поверхностей, чередующийся с гидродинамическим трением. А это может привести к задирам, повышенному износу подшипника и даже к схватыванию с валом.

ДВС характеризуются циклическими нагрузками подшипников, об­условленными переменным давлением в цилиндрах и инерционными силами, вызванными движущимися частями. И эти циклические нагрузки на подшипник могут привести к его разрушению. Отсюда – высочайшие требования к материалам, из которого он производится.

Структура подшипников скольжения

Материалы подшипников скольжения

Материалы, из которых делают подшипники, должны обладать многими, иногда противоречивыми, свойствами.

• Усталостная прочность (максимальная нагрузка) – максимальная циклическая нагрузка, которую подшипник выдерживает в течение неограниченного числа циклов. Превышение этой нагрузки приводит к образованию усталостных трещин в материале.

• Сопротивление схватыванию (совместимость) – способность материала подшипника сопротивляться свариванию с материалом вала во время прямого физического контакта между ними.

• Износостойкость – способность материала подшипника сохранять свои размеры несмотря на присутствие абразивных частиц в масле, а также в условиях механического контакта с валом.

• Прирабатываемость – способность материала подшипника компенсировать небольшие геометрические дефекты вала и гнезда за счет незначительного локального износа или пластической деформации.

• Абсорбционная способность – способность материала подшипника захватывать мелкие чужеродные частицы, циркулирующие с маслом.

• Коррозионная стойкость – способность материала подшипника сопротивляться химическим воздействиям окисленных или загрязненных масел.

• Кавитационная стойкость – способность материала подшипника выдерживать ударные нагрузки, производимые схлопывающимися кавитационными пузырьками (пузырьки образуются в результате резкого падения давления в текущем масле).

Эксцентриситет подшипника скольжения

Соответственно длительная и надежная работа подшипника скольжения достигается соединением высокой прочности (усталостной прочности, износостойкости, кавитационной стойкости) с мягкостью (прирабатываемостью, сопротивлением схватыванию, абсорбционной способностью).

То есть материал должен быть одновременно и прочным, и мягким. Это звучит парадоксально, однако существующие подшипниковые материалы соединяют эти противоположные свойства – правда, с определенным компромиссом.

Для достижения этого компромисса используются композитные структуры, которые могут быть или слоистыми (мягкое покрытие, нанесенное на прочное основание) или дисперсными (мягкие частички, распределенные внутри прочной матрицы).

Биметаллические подшипники имеют стальное основание, обеспечивающее жесткость и натяг в тяжелых условиях повышенной температуры и циклических нагрузок.

Второй слой материала состоит из антифрикционного сплава. Его толщина относительно велика: она составляет около 0,3 мм. Толщина антифрикционного слоя – важная характеристика биметаллических подшипников, способных прирабатываться и приспосабливаться к относительно большим геометрическим дефектам. Биметаллический подшипник также обладает хорошей абсорбционной способностью, поглощая как мелкие, так и крупные включения в масле.

Обычно рабочий слой делают из алюминия, содержащего 6–20% олова в качестве твердого смазочного материала: именно олово обеспечивает антифрикционные свойства. Кроме этого, сплав часто содержит 2–4% кремния в виде мелких включений, распределенных в алюминии. Твердый кремний упрочняет сплав и обладает способностью полировать поверхность вала – поэтому его присутствие особенно важно при работе с валами из ковкого чугуна. Сплав может быть дополнительно упрочнен небольшими добавками меди, никеля, марганца, ванадия и других элементов.

Триметаллические подшипники, помимо стального основания, имеют промежуточный слой из медного сплава, содержащего 20–25% свинца в качестве твердой смазки и 2–5% олова для упрочнения меди.

Третий слой представляет собой покрытие на основе свинца, которое также содержит около 10% олова, повышающего коррозионную стойкость сплава и несколько процентов меди для упрочнения. Толщина покрытия составляет всего 12–20 мкм. Низкая толщина покрытия повышает его усталостную прочность, однако снижает антифрикционные свойства (прирабатываемость, абсорбционную способность, сопротивление схватыванию), особенно если мягкое покрытие было подверг­нуто износу. Между промежуточным слоем и свинцовистым покрытием наносится очень тонкий (1–2 мкм) слой никеля, служащий барьером, предотвращающим диффузию олова из покрытия в промежуточный слой.

Измерение высоты выступа стыка подшипника

Инновационные материалы для подшипников скольжения постоянно разрабатываются производителями подшипников. Это новые материалы, способные работать в тяжело нагруженных двигателях (дизельные двигатели с непосредственным впрыском топлива, двигатели с турбонаддувом), а также в гибридных и старт-стоп двигателях, в том числе:

• высокопрочные алюминиевые биметаллические материалы;

• прочные металлические покрытия для триметаллических подшипников;

• полимерные композитные покрытия, содержащие частицы твердых смазочных мате­риалов;

• бессвинцовые экологически чистые безвредные материалы.

Свойства подшипниковых материалов

Свойства материалов подшипников, характеризующие прочность и мягкость, сочетаются в различных пропорциях у разных материалов.

Отличные мягкие антифрикционные свойства триметалла ограничены толщиной покрытия (12 мкм). Если геометрический дефект или чужеродные частицы превышают толщину покрытия, ее антифрикционные свойства резко падают.

Мягкие свойства биметалла несколько ниже, чем у триметалла, однако они не ограничены толщиной покрытия, поэтому биметаллические подшипники способны прирабатываться к относительно крупным несоосностям и другим геометрическим дефектам. С другой стороны, усталостная прочность (максимальная нагрузка) биметаллических подшипников ниже (40–50 МПа), чем у триметаллических материалов (60–70 МПа). Также биметаллические подшипники без кремния хуже работают с чугунным валом.

Геометрические характеристики подшипников скольжения

Масляный зазор – это основной геометрический параметр подшипников скольжения. Он равняется разнице между внутренним диаметром подшипника и диаметром вала (внут­ренний диаметр подшипника измеряется под углом 90° к линии, разделяющей верхний и нижний вкладыши).

Величина масляного зазора – очень важный показатель. Большой зазор приводит к увеличению потока масла, что снижает его нагрев в подшипнике, однако вызывает неоднородное распределение нагрузки (она концентрируется на меньшей площади поверхности и увеличивает вероятность разрушения вследствие усталости). Также большой зазор производит значительную вибрацию и шум. А слишком маленький зазор вызывает перегрев масла и резкое падение его вязкости.

Типичные величины масляного зазора С: для пассажирских автомобилей Cмин = 0,0005D, Cмакс = 0,001D, для гоночных автомобилей Cмин = 0,00075D, Cмакс = 0,0015D (где D – диаметр вала).

Эксцентриситет является мерой, определяющей некруглость подшипника. Действительно, внутренняя поверхность подшипника не является абсолютно круглой. Она имеет форму, напоминающую лежащий на боку лимон. Это достигается за счет переменной толщины стенки подшипника, имеющей максимальное значение (Т) в центральной части и постепенно уменьшающейся в направлении стыка.

Принято измерять минимальное значение толщины (Te) на определенной высоте h для того, чтобы исключить зону выборки в области стыка. Разница между максимальным и минимальным значениями толщины называется эксцентриситетом: Т – Те.

Эксцентриситет, образованный переменной толщиной стенки вкладыша, добавляется к эксцентриситету, вызванному смещением вала относительно центра подшипника. Наличие эксцентриситета позволяет стабилизировать гидродинамический режим смазки за счет создания масляного клина с большим углом схождения. Рекомендуемые величины эксцентриситета: для пассажирских автомобилей 5–20 мкм, для гоночных автомобилей 15–30 мкм.

Посадочный натяг необходим для обеспечения надежной посадки подшипника в гнезде. Прочно посаженный подшипник имеет равномерный контакт с поверхностью гнезда – это предотвращает смещение подшипника во время работы, обеспечивает максимальный отвод тепла из области трения и увеличивает жесткость гнезда. Поэтому наружный диаметр подшипника и его периметр всегда больше диаметра гнезда и его периметра.

Поскольку прямое измерение наружного периметра подшипника – трудная задача, обычно измеряется другой параметр: высота выступа стыка (выступание). Высота выступа стыка равна разнице между наружным периметром половины подшипника и периметром половины гнезда.

Проверяемый вкладыш устанавливают в измерительный блок и прижимают с определенным усилием F, величина которого пропорциональна площади сечения стенки подшипника. Оптимальная величина высоты выступа стыка зависит от диаметра подшипника, жесткости и теплового расширения гнезда и температуры. Типичные значения высоты выступа стыка для подшипников диаметром 40–65 мм: для пассажирских автомобилей 25–50 мкм, для гоночных автомобилей 50–100 мкм.

Несмотря на самые совершенные конструкцию, материалы и технологии, в эксплуатации ДВС встречаются случаи износов и повреждений подшипников. Чтобы найти и устранить их причины, знание конструкции подшипников необходимо, но недостаточно. Об этом – в следующей статье.

Дмитрий Копелиович

детали двигателя

Покрытия гильзы цилиндра двигателя внутреннего сгорания (Патент)

Покрытия гильзы цилиндра двигателя внутреннего сгорания (Патент) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

  • Полная запись
  • Другое связанное исследование

В двигателе внутреннего сгорания, имеющем гильзу цилиндра, установленную в блоке цилиндров, описано усовершенствование, включающее первое покрытие из материала, устойчивого к износу и заеданию, наносимого на внутреннюю поверхность предписанной верхней части гильзы цилиндра, и второе покрытие из средство для обработки поверхности, состоящее в основном из фосфата марганца, наносимое на оставшуюся внутреннюю поверхность гильзы цилиндра. Первое покрытие является более устойчивым к износу и заеданию, чем второе покрытие, при более высоких температурах, которым подвергается верхняя часть гильзы цилиндра во время работы двигателя, чем другая часть.

Изобретатели:
Ёсимицу, Т.
Дата публикации:
Идентификатор ОСТИ:
5743346
Номер(а) патента:
США 4706616
Правопреемник:
Кабусики Кайша Комацу Сейсакусё, Токио
Тип ресурса:
Патент
Отношение ресурсов:
Дата подачи заявки на патент: Дата подачи 23 июня 1986 г.
Страна публикации:
США
Язык:
Английский
Тема:
33 УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ ДВИГАТЕЛИ; 36 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ; ЦИЛИНДРЫ; ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ; ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ; ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ; МАРГАНЦЕВЫЕ ФОСФАТЫ; ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ; ЛАЙНЕРЫ; ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ; ПОКРЫТИЯ; ДВИГАТЕЛИ; ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ; СОЕДИНЕНИЯ МАРГАНЕЦА; МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА; КИСЛОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ; ФОСФАТЫ; СОЕДИНЕНИЯ ФОСФОРА; ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА; ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА; СОЕДИНЕНИЯ ПЕРЕХОДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ; 330100* - Двигатели внутреннего сгорания; 360603 - Материалы - Свойства

Форматы цитирования

  • MLA
  • АПА
  • Чикаго
  • БибТекс

Yoshimitsu, T. Покрытия гильзы цилиндра двигателя внутреннего сгорания . США: Н. П., 1987. Веб.

Копировать в буфер обмена

Ёсимицу, Т. Покрытия гильзы цилиндра двигателя внутреннего сгорания . Соединенные Штаты.

Копировать в буфер обмена

Ёсимицу, Т. 1987. «Покрытия гильзы цилиндра двигателя внутреннего сгорания». Соединенные Штаты.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_5743346,
title = {Покрытия гильзы цилиндра двигателя внутреннего сгорания},
автор = {Ёсимицу, Т},
abstractNote = {Для двигателя внутреннего сгорания, имеющего гильзу цилиндра, установленную в блоке цилиндров, описывается усовершенствование, включающее первое покрытие из материала, устойчивого к износу и заеданию, наносимого на внутреннюю поверхность предписанной верхней части гильзы цилиндра, и второе покрытие агентом для обработки поверхности, состоящим в основном из фосфата марганца, нанесенным на оставшуюся внутреннюю поверхность гильзы цилиндра. Первое покрытие более устойчиво к износу и заеданию, чем второе покрытие, при более высоких температурах, которым подвергается верхняя часть гильзы цилиндра во время работы двигателя, чем другая часть.},
дои = {},
URL-адрес = {https://www.osti.gov/biblio/5743346}, журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {1987},
месяц = ​​{11}
}

Копировать в буфер обмена


Полный текст можно найти в Ведомстве США по патентам и товарным знакам.


Экспорт метаданных

Сохранить в моей библиотеке

Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.

Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV:

  • Аналогичные записи

Бесседельная мокрая гильза цилиндра для двигателя внутреннего сгорания

Настоящая заявка относится к гильзе цилиндра для двигателя внутреннего сгорания и, более конкретно, но не исключительно, к бесседельной мокрой заменяемой гильзе цилиндра.

Существующие подходы к съемным гильзам цилиндров имеют множество недостатков, ограничений, недостатков и проблем, в том числе связанных с обрабатываемостью и количеством материала, используемого в блоке цилиндров для создания элементов для посадки гильзы цилиндра и каналов для охлаждающей жидкости. Следовательно, существует потребность в уникальных и изобретательных устройствах, системах и способах для гильз цилиндров.

Одним из вариантов осуществления настоящей заявки является уникальная сменная гильза цилиндра для двигателя внутреннего сгорания. Другие варианты осуществления включают устройства, системы, устройства, оборудование, способы и комбинации для бесседельных мокрых гильз цилиндров. Дальнейшие варианты осуществления, формы, признаки, аспекты, выгоды и преимущества станут очевидными из описания и чертежей, представленных в данном документе.

РИС. 1 представляет собой вертикальный вид поперечного сечения бесседельной мокрой гильзы цилиндра и поршня, расположенных в блоке цилиндров.

РИС. 2 представляет собой увеличенный вертикальный вид в поперечном сечении части фиг. 1 гильза цилиндра без поршня, а также часть головки блока цилиндров и прокладка головки.

В целях содействия пониманию принципов изобретения теперь будет сделана ссылка на варианты осуществления, проиллюстрированные на чертежах, и для их описания будет использован специальный язык. Тем не менее, следует понимать, что при этом не предполагается ограничение объема изобретения. Любые изменения и дополнительные модификации в описанных вариантах осуществления, а также любые дополнительные применения принципов изобретения, описанных в данном документе, предполагаются такими, какие обычно возникают у специалиста в области, к которой относится изобретение.

Один вариант осуществления настоящей заявки включает двигатель внутреннего сгорания с блоком цилиндров и гильзой цилиндра, вмещающей поршень. Блок цилиндров содержит по меньшей мере одну полость цилиндра и по меньшей мере одну сменную гильзу цилиндра, расположенную внутри полости цилиндра. По крайней мере, две зоны прессовой посадки обеспечивают посадку с натягом между блоком цилиндров и сменной гильзой цилиндра. Одна зона прессовой посадки расположена рядом с верхней поверхностью блока цилиндров, а другая зона прессовой посадки расположена в блоке цилиндров на противоположном конце гильзы цилиндра. Объем хранения образован между зонами запрессовки внешней поверхностью гильзы цилиндра и поверхностью блока цилиндров, определяющей полость цилиндра. Области прессовой посадки противостоят осевой нагрузке гильзы цилиндра внутри полости цилиндра без таких элементов, как седло или другая конструкция, выступающая из блока цилиндров в полость цилиндра, создавая элемент осевого упора для гильзы цилиндра. Области прессовой посадки также герметизируют объем хранения, чтобы предотвратить выход, например, охлаждающей жидкости из объема хранения из полости цилиндра. В одном варианте осуществления предусмотрено избыточное уплотнение между гильзой цилиндра и блоком двигателя в зоне запрессовки вблизи верхней поверхности или пригарной пластины блока.

РИС. 1 показан вид в вертикальном разрезе части двигателя внутреннего сгорания 100 , включая блок 110 двигателя, часть которого показана. Блок цилиндров 110 включает в себя по меньшей мере одну полость 112 цилиндра, принимающую гильзу 140 цилиндра, определяющую камеру 131 сгорания. Двигатель внутреннего сгорания 100 может иметь один или несколько цилиндров. Некоторые варианты осуществления, например, предусматривают двигатель 9.0159 100 с парами цилиндров от двух до двадцати четырех цилиндров, хотя допускается любое количество цилиндров. Блок цилиндров 110 содержит поршень 130 в камере сгорания 131 , установленный с возможностью скольжения внутри внутреннего диаметра 122 гильзы цилиндра 140 . Верхнее поршневое кольцо 136 расположено в кольцевой канавке 138 поршня 130 и контактирует с внутренним диаметром 122 гильзы цилиндра 140 и обеспечивает нижнее уплотнение камеры сгорания 131 . Пальцевый палец 132 с возможностью вращения соединяет поршень 130 с шатуном 134 . Шатун 134 соединен с коленчатым валом (не показан) обычным способом.

Во время работы двигателя внутреннего сгорания 100 коленчатый вал вращается, заставляя поршень 130 двигаться вверх и вниз в камере сгорания 131 при высоких температурах и давлениях сгорания. Эти условия, в числе прочих, приводят к тому, что гильза цилиндра 140 на изнашивание, растрескивание или другие дефекты со временем. Гильзы цилиндров 140 легко заменяются, чтобы восстановить соответствующие зазоры для поршня и других компонентов цилиндра, что позволяет повысить эффективность и производительность. В одном варианте осуществления гильза 140 цилиндра отлита, а полость 112 цилиндра требует лишь незначительной механической обработки блока цилиндров 110 для обеспечения поверхностей скольжения, уплотнения и контакта, а также объема хранения вокруг гильзы 9 цилиндра. 0159 140 , хотя возможны и другие способы изготовления.

Гильза цилиндра 140 может быть вставлена ​​в полость цилиндра 120 при условиях, создающих по крайней мере две зоны прессовой посадки. Прессовая посадка, также известная как посадка с натягом или посадка с трением, например, создает осевое удержание, когда соседние детали находятся в одном и том же пространстве, создавая небольшую упругую деформацию и силу сжатия между соседними частями. Сжатие от прессовой посадки увеличивает трение между соседними деталями до такой степени, что независимое движение прилегающих частей невозможно при нормальных условиях эксплуатации. Запрессовка между гильзой цилиндра 140 и блок цилиндров 110 могут быть изготовлены с использованием физических прессов, принципов теплового расширения или другого подходящего метода.

В показанном варианте осуществления сборка гильзы цилиндра 140 с блоком цилиндров 110 в полости цилиндра 120 включает первую зону запрессовки 150 и вторую зону запрессовки 160 . Первая зона запрессовки 150 и вторая зона запрессовки 160 создают соединения гильзы цилиндра 140 с блоком цилиндров 110 , которые удерживают гильзу цилиндра 140 в полости цилиндра 112 таким образом, чтобы противодействовать осевому перемещению гильзы цилиндра 140 относительно блока цилиндров 110 в условиях эксплуатации . Трение в зонах прессовой посадки 150 , 160 удерживает гильзу цилиндра 140 в осевом положении без физических упоров, таких как фланцы, выступы, венцы, выступающие кромки, гребни и т.п., выступающие из блока цилиндров 110 в полость цилиндра 112 . Устранение элементов в полости цилиндра 112 , создающих осевое примыкание гильзы цилиндра 140 к блоку цилиндров 110 , уменьшает объем механической обработки, необходимой для создания полости цилиндра 112 , и количество материала, необходимого для блока цилиндров 110 .

Участки запрессовки 150 , 160 обеспечиваются расположением внутреннего диаметра полости цилиндра 112 должен быть немного меньше наружного диаметра гильзы цилиндра 140 , поэтому к гильзе цилиндра 140 необходимо приложить усилие, чтобы вставить ее в полость цилиндра 112 , чтобы преодолеть зазор между ними. В показанном варианте осуществления первая область запрессовки 150 образована внешним диаметром 152 гильзы цилиндра и внутренним диаметром 154 первой полости цилиндра. Вторая зона запрессовки 160 образована наружным диаметром гильзы цилиндра 152 и внутренний диаметр полости второго цилиндра 164 . Внутренний диаметр 154 полости первого цилиндра может совпадать с внутренним диаметром 164 полости второго цилиндра или отличаться от него. Наружный диаметр гильзы цилиндра 152 несколько больше внутренних диаметров первой и второй полостей цилиндра 154 , 164 соответствующих участков полости цилиндра 112 , в которую запрессована гильза цилиндра 140 . Гильза цилиндра 140 запрессовывается в полость цилиндра 112 до тех пор, пока хотя бы часть верхнего конца 144 гильзы цилиндра 140 не будет совмещена или заподлицо с пластиной горения или верхней поверхностью 172 блока цилиндров 110 . Затем можно расположить прокладку головки блока цилиндров 194 вдоль верхней поверхности 172 поперек соединения гильзы цилиндра 140 с блоком цилиндров 110 и закрепить в этом положении с головкой двигателя .196 .

В показанном варианте длина зоны запрессовки 150 вдоль гильзы 140 цилиндра и полости цилиндра 112 существенно меньше длины второй зоны запрессовки 160 , а площадь запрессовки гильзы цилиндра 140 с блоком цилиндров 110 является по существу непрерывным вдоль соответствующих участков запрессовки 150 , 160 . В других вариантах осуществления длина участков 9 прессовой посадки0159 150 , 160 одинаковые или примерно одинаковые. В других вариантах осуществления запрессовка между гильзой 140 цилиндра и блоком 110 вдоль одной или обеих областей запрессовки 150 , 160 включает один или несколько разрывов. Например, как более подробно показано на фиг. 2, область прессовой посадки 150 включает разрыв, образованный выточкой 142 в наружном диаметре 152 гильзы цилиндра и выточкой 190 во внутреннем диаметре полости первого цилиндра 154 . Кольцевое уплотнение 192 расположено в углублениях 142 , 190 . В одном варианте осуществления уплотнение 192 представляет собой эластомерное уплотнительное кольцо, хотя другие типы уплотнений также предполагаются и не исключаются.

Область кожуха 170 образована полостью цилиндра 112 вокруг гильзы цилиндра 140 через выточку в блоке цилиндров 110 между верхним концом 172 и нижний конец 174 полости цилиндра 112 . Область кожуха 170 проходит вдоль достаточной части осевой длины гильзы цилиндра 140 для обеспечения объема хранения 180 , в который поступает охлаждающая жидкость, изоляция или другие среды, обеспечивающие адекватную передачу тепла от гильзы цилиндра 140 во время работы двигателя. . В показанном варианте осуществления область куртки 170 включает верхнюю губу 176 обращена к противоположной нижней кромке 178 и поверхности кожуха 182 , проходящей между кромками 176 , 178 . Кромки 176 , 178 проходят радиально наружу от гильзы цилиндра 140 таким образом, чтобы не выступать в полость цилиндра 112 , и каждая кромка 176 , 178 соответствует 5 соответствующим концам прессов 1019 178 9016 . , 160 . Например, область прессовой посадки 150 проходит от кромки 9.0159 176 до верхней поверхности 172 и зоны прессовой посадки 160 простирается от выступа 178 до нижнего конца 146 гильзы цилиндра 140 .

Объем хранения 180 позволяет использовать охлаждающую или изоляционную среду, которая создает «влажную» среду, в которой работает гильза цилиндра 140 . Объем хранения 180 герметизирован с противоположных верхних и нижних концов первой зоной запрессовки 150 и второй зоной запрессовки 160 . Дополнительную герметизацию объема хранилища 180 можно обеспечить пломбой 190 . В любом случае охлаждающая жидкость, изоляция или другие среды в отсеке для хранения 180 герметизированы для предотвращения утечки через прокладку головки блока цилиндров 194 и головку двигателя 196 . Уплотнение 192 обеспечивает избыточное уплотнение, помогающее поддерживать герметизацию объема хранения 180 , поскольку температура двигателя 100 колеблется между горячим и холодным.

Профиль вдоль гильзы цилиндра 140 образован двумя зонами прессовой посадки 150 , 160 , расположенными на расстоянии друг от друга по длине гильзы цилиндра 140 объемом хранения 180 . Хотя на фиг. 1, может быть предусмотрена одна или несколько дополнительных областей с прессовой посадкой, которые образуют несколько объемов хранения по длине гильзы , 140, цилиндра. Также в одном варианте осуществления предполагается, что охлаждающая среда в объеме хранения 180 используется совместно с системой охлаждения двигателя, где охлаждающая жидкость течет через резервуар 180 для поддержания подходящей рабочей температуры гильзы цилиндра 140 , блока цилиндров 110 и других компонентов. Гильза цилиндра 140 может находиться в непосредственном контакте с охлаждающей жидкостью для улучшения теплопередачи.

Профиль вдоль гильзы цилиндра 140 включает меньшую осевую длину участка запрессовки 150 , чем осевая длина участка запрессовки 160 , что позволяет охлаждающей жидкости в накопительном объеме 180 располагаться ближе к уплотнению 192 и прокладке головки блока цилиндров 194 и снижать температуру этих компонентов во время работы двигателя. Кроме того, эта меньшая длина области прессовой посадки 150 совмещает верхний конец объема хранения 180 с положением верхней мертвой точки поршневого кольца 136 для отвода тепла от поршневого кольца 136 . Большая осевая длина зоны прессовой посадки 160 обеспечивает достаточную силу трения в дополнение к силе трения, обеспечиваемой областью запрессовки 150 , для поддержания осевого удержания гильзы цилиндра 140 во время работы двигателя. В одном варианте осевая длина области 160 запрессовки по меньшей мере в два раза больше длины области 150 запрессовки.

Расположение гильзы цилиндра 140 и полости цилиндра 112 позволяет гильзе цилиндра 140 иметь практически постоянный внешний диаметр 152 от верхнего конца 144 до противоположного второго конца 146 с лишь ограниченным разрывом, например, образованным углублением 142 . Кроме того, полость цилиндра 112 может иметь непрерывный внутренний диаметр 152 , 154 , за исключением случаев, когда внутренние диаметры прерываются областью кожуха 170 . Однако разрывы во внутреннем пространстве, образованном полостью цилиндра 112 , в которую входит гильза цилиндра 140 не имеет таких элементов, как кромки, выступы или упоры, выступающие в полость цилиндра 112 , которые при наличии обеспечивают осевой упор при контакте с гильзой цилиндра 140 .

В соответствии с одним аспектом устройство содержит двигатель внутреннего сгорания, включающий в себя блок цилиндров и по меньшей мере одну полость цилиндра в блоке цилиндров. Полость цилиндра включает верхнюю концевую часть и нижнюю концевую часть, а также область поднутрения между ними. В полости цилиндра размещена по крайней мере одна сменная гильза цилиндра. Гильза цилиндра включает в себя первую область запрессовки, расположенную рядом с первым концом гильзы цилиндра, в зацеплении с запрессовкой с верхним концом полости цилиндра, и вторую область запрессовки, расположенную на расстоянии от первой области запрессовки, в зацеплении с запрессовкой с нижняя концевая часть полости цилиндра. Объем хранения образован гильзой цилиндра и областью с вырезом между первой и второй зонами запрессовки, при этом первая зона запрессовки и вторая зона запрессовки фиксируют гильзу цилиндра в осевом направлении в полости цилиндра.

В одном из усовершенствований этого аспекта в объеме хранения предусмотрена охлаждающая жидкость или изоляция. В другом варианте осуществления этого аспекта гильза цилиндра включает кольцевую выемку на наружной поверхности гильзы цилиндра в области первой запрессовки и уплотнение в кольцевой выемке между гильзой цилиндра и блоком двигателя. В другом усовершенствовании этого аспекта гильза цилиндра имеет внешний диаметр, который является постоянным от первого конца гильзы цилиндра до противоположного второго конца гильзы цилиндра, расположенного вблизи второй области запрессовки, а полость цилиндра включает в себя первое внутреннее отверстие. диаметр по верхнему концевому участку и второй внутренний диаметр по нижнему концевому участку, при этом внешний диаметр больше первого и второго внутренних диаметров. В другом усовершенствовании этого аспекта вторая зона запрессовки имеет осевую длину вдоль гильзы цилиндра, которая по меньшей мере в два раза больше длины первой зоны запрессовки вдоль гильзы цилиндра. В еще одном усовершенствовании этого аспекта полость цилиндра не имеет элементов, которые создают осевое прилегание гильзы цилиндра к полости цилиндра.

В соответствии с другим аспектом двигатель внутреннего сгорания включает в себя блок двигателя и по меньшей мере одну полость цилиндра в блоке двигателя. Полость цилиндра включает верхнюю концевую часть и нижнюю концевую часть. По меньшей мере одна сменная гильза цилиндра расположена в полости цилиндра с первой запрессовкой между полостью цилиндра и гильзой цилиндра вблизи первого конца гильзы цилиндра и со второй запрессовкой между полостью цилиндра и гильзой цилиндра вблизи первого конца гильзы цилиндра. второй конец гильзы цилиндра. Первая прессовая посадка и вторая прессовая посадка удерживают гильзу цилиндра в осевом направлении от перемещения относительно блока цилиндров, в то время как полость цилиндра не имеет элементов, обеспечивающих осевое прилегание к гильзе цилиндра в полости цилиндра.

В одном усовершенствовании этого аспекта гильза цилиндра имеет внешний диаметр, проходящий от первого конца до второго конца гильзы цилиндра, а полость цилиндра имеет первый внутренний диаметр в первой запрессовке и второй внутренний диаметр в точке вторую запрессовку, наружный диаметр которой больше первого и второго внутренних диаметров. В еще одном варианте осуществления первый и второй внутренние диаметры одинаковы.

В другом усовершенствовании этого аспекта полость цилиндра включает выточку между первой запрессовкой и второй запрессовкой. Выточка определяет накопительный объем вокруг гильзы цилиндра между первой и второй прессовой посадкой для приема теплоносителя. В еще одном усовершенствовании первая запрессовка и вторая запрессовка герметизируют объем хранения. В другом дополнительном усовершенствовании первая прессовая посадка полностью проходит вокруг гильзы цилиндра от пригарной пластины блока цилиндров до выточки, а вторая прессовая посадка полностью проходит вокруг гильзы цилиндра от выточки до второго конца гильзы цилиндра.

В другом усовершенствовании этого аспекта гильза цилиндра включает кольцевую выемку на наружной поверхности гильзы цилиндра при первой запрессовке, и уплотнение расположено в кольцевой выемке между гильзой цилиндра и блоком двигателя.

В еще одном усовершенствовании этого аспекта вторая прессовая посадка имеет осевую длину вдоль гильзы цилиндра, которая по меньшей мере в два раза превышает длину первой прессовой посадки вдоль гильзы цилиндра.

В соответствии с другим аспектом способ включает: формирование полости цилиндра в блоке цилиндров, при этом полость цилиндра проходит от верхней поверхности блока цилиндров и включает участок, имеющий участок первого внутреннего диаметра, проходящий от верхней поверхности до область поднутрения, причем область поднутрения проходит по длине от первой части внутреннего диаметра до второй части внутреннего диаметра полости цилиндра, при этом вторая часть внутреннего диаметра проходит по длине полости цилиндра; размещение сменной гильзы цилиндра в полости цилиндра; и установление фиксированного осевого положения гильзы цилиндра относительно блока цилиндров с первой запрессовкой между наружным диаметром гильзы цилиндра и первой частью внутреннего диаметра полости цилиндра и второй запрессовкой между наружным диаметром цилиндра гильзу и вторую часть внутреннего диаметра полости цилиндра, при этом объем хранения образован внешним диаметром гильзы цилиндра и областью поднутрения между первой и второй зонами прессовой посадки.

В одном усовершенствовании этого аспекта гильза цилиндра включает в себя выемку по ее внешнему диаметру, причем выемка совмещена с первой частью внутреннего диаметра, и выемка включает в себя уплотнение. В другом усовершенствовании этого аспекта второй участок внутреннего диаметра имеет длину, которая по меньшей мере в два раза больше длины первого участка внутреннего диаметра. В еще одном усовершенствовании этого аспекта первый и второй внутренние диаметры одинаковы, и первая посадка с натягом и вторая посадка с натягом герметизируют объем хранения.

Хотя изобретение было проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в предшествующем описании, его следует рассматривать как иллюстративный, а не ограничительный характер, при этом следует понимать, что были показаны и описаны только предпочтительные варианты осуществления и что все изменения желательно, чтобы модификации, соответствующие духу изобретений, были защищены. Следует понимать, что, хотя использование таких слов, как предпочтительный, предпочтительный, предпочтительный или более предпочтительный, используемых в приведенном выше описании, указывает на то, что описанная таким образом функция может быть более желательной, тем не менее, она может быть необязательной, и могут быть рассмотрены варианты осуществления, в которых отсутствует то же самое.


Learn more

     ico 3M  ico armolan  ico suntek  ico llumar ico nexfil ico suncontrol jj rrmt aswf