Гильза с поршнем КАМАЗ: сердце камского дизеля

Один из главных узлов двигателя — цилиндро-поршневая группа, в которой происходят основные процессы, обеспечивающие работу силового агрегата. О назначении, конструктивных особенностях и существующих сегодня типах поршневой группы дизелей КАМАЗ, а также об их обслуживании и ремонте — читайте в статье.

Назначение цилиндро-поршневой группы

Цилиндр (а точнее — его гильза) и поршень — одни из ключевых деталей любого двигателя внутреннего сгорания. Эти детали решают несколько задач:

• Стенка цилиндра, днище поршня и нижняя плоскость ГБЦ образуют замкнутую полость, в которой происходит сгорание топливно-воздушней смеси;
• Поршень воспринимает усилие образовавшихся газов и преобразует их энергию в поступательное движение;
• Цилиндр обеспечивает правильное движение поршня, а также отвод чрезмерного тепла, образующегося при сгорании горючей смеси.

Цилиндр и поршень образуют пару, которая индивидуально подобрана и в ходе работы двигателя прирабатывается — этим достигаются наилучшие режимы и эффективность работы всего двигателя. Поэтому проектированию и изготовлению цилиндров и поршней, в том числе и в двигателях автомобилей КАМАЗ, уделяется большое внимание.

Типы, модели, характеристики поршневой и гильз дизелей КАМАЗ

На автомобили КАМАЗ устанавливаются "родные" дизельные двигатели КАМАЗ 740 различных модификаций, имеющих экологические классы от "Евро-1" до "Евро-5" (однако наибольшее распространение получили моторы до "Евро-3"). Все это V-образные 8-цилиндровые дизели мощностью от 240 до 400 л.с., построенные на одной компонентной базе.

Все КАМАЗовские силовые агрегаты имеют гильзы цилиндров "мокрого" типа — они устанавливаются в блок и непосредственно омываются охлаждающей жидкостью. Внутренний диаметр гильзы — 120 мм. Соответственно, двигатели имеют одинаковые по конструкции поршни с внешним диаметром чуть менее 120 мм.

Гильзы и поршни делятся на группы по назначению и особенностям конструкции.

По назначению поршневые группы делятся на большое число типов:

• Для двигателей разных экологических классов — "Евро-1", "Евро-2" и т.д., а также универсальные "Евро-1" / "Евро-2", "Евро-2" / "Евро-3" и другие;
• Для конкретных моделей двигателей;
• Для двигателей с турбокомпрессором и без.

Гильзы делятся на группы по материалу изготовления:

• Легированный чугун фосфатированный и нефосфатированный;
• Чугун, легированный молибденом и никелем.

Поршни можно разделить на 4 группы по двум конструктивным решениям:

• Камера сгорания — с рассекателем и без;
• Канавка верхнего компрессионного кольца — с нирезистовой вставкой и без вставки.

Наконец, все гильзы и поршни КАМАЗ выпускаются в четырех исполнениях, детали разного исполнения маркируются индексами 10, 20, 30 и 40. Детали разных исполнений отличаются геометрическими размерами, главным образом — длиной, что обеспечивает необходимый вылет поршня из цилиндра и ремонт поршневой группы при ее износе.

Все гильзы и поршни двигателей КАМАЗ независимо от назначения имеют принципиально одинаковую конструкцию.

Конструкция и особенности установки гильз и поршней дизелей КАМАЗ

Как уже было сказано, в двигателях КАМАЗ применяются "мокрые" гильзы из легированного чугуна. Они изготавливаются метолом центробежного литья, затем дополнительно подвергаются механической и термической обработке. Гильза имеет переменный профиль, который обеспечивает правильную его установку в блок. Гильза устанавливается в специальные расточки блока, для удобной вставки нижняя часть детали выполнена на конус. В верхней части гильзы выполнен опорный бурт, который упирается в блок и обеспечивает центровку детали. Под буртом выполнена канавка для укладки резинового уплотнительного кольца.

Гильза в блоке удерживается как за счет нижней части и бурта, так и за счет усилия, создаваемого головкой блока цилиндров (напомним, что в двигателях КАМАЗ головки индивидуальные для каждого цилиндра). Контакт ГБЦ и верхнего торца гильзы — не прямой, а через два уплотнительных кольца. Одно кольцо вставляется в канаву на нижней плоскости головки, а второе — на уплотнительном бурте гильзы. При этом прокладка между блоком и ГБЦ не заходит на поверхность гильзы.

Благодаря наличию двух уплотнительных колец и прокладки специального профиля обеспечивается необходимый вылет днища поршня из гильзы. Обычно этот вылет составляет 0,6-0,7 мм и при установке новой поршневой группы это всегда следует учитывать.

Поршни двигателя — литые, из алюминиевого сплава, на внешней поверхности обязательно имеют специальное покрытие для приработки. На ранних моделях использовался простой оловянный слой, на современных используются более сложные антифрикционные составы на основе графита и полиамидов. Самая известное покрытие, используемое на КАМАЗовских поршнях — американский состав Molykote.

Поршни имеют сложную конфигурацию. В верхней части (головка) деталь имеет цилиндрический профиль, здесь выполнены три канавки под установку поршневых колец. В нижней части (юбка) поршень переходит в эллипс, причем его большая ось перпендикулярна оси пальца. Внутри поршня отлиты две бобышки, в которых выполнены соосные отверстия для установки пальца. На поверхностях отверстий также имеются канавки для установки стопорных колец.

Днище поршня — плоское, в его центре выполнена фигурная камера сгорания. Эта камера может быть двух типов — с рассекателем (с центральным заостренным возвышением), обеспечивающим лучшее перемешивание горючей смеси, или без него. Также по бокам от камеры сгорания имеются выточки для клапанов, необходимость в них обусловлена тем, что ГБЦ двигателей КАМАЗ плоская и клапаны при открытии опускаются ниже плоскости днища поршня.

В верхнем поясе поршня выполнены три канавки — под 2 компрессионных и 1 маслосъемное кольцо. Канавка верхнего кольца может быть выполнена в усиленной вставке из нирезиста — чугуна, легированного никелем. Компрессионные кольца — чугунные, имеют хромированную поверхность и трапециевидное сечение. Маслосъемное кольцо — неразъемное, коробчатого типа с пружинным расширителем, также изготавливается из чугуна и хромируется. В канавке под маслосъемное кольцо предусмотрен ряд отверстий для слива масла в поддон двигателя.

Поршень устанавливается на шатун с помощью полого стального пальца, который может проворачиваться. Палец имеет длину 95 мм и внешний диаметр 45 мм. В верхней головке шатуна палец вставляется в биметаллическую втулку (с рабочей бронзовой поверхностью), в нижней головке шатуна устанавливаются съемные вкладыши.

Вопросы ТО, ремонта и замены гильз и поршней

Обслуживание и ремонт поршневой группы силовых агрегатов КАМАЗ различных моделей и экологических классов должно производиться согласно инструкциям и рекомендациям производителя. Здесь же отметим ряд ключевых моментов, на которые следует обратить внимание при ремонте любых моторов камских грузовиков.

Демонтаж поршней и цилиндров рекомендуется выполнять при полностью разобранном двигателе — со снятым поддоном и ГБЦ. Поршень в этом случае выдавливается вверх, что безопасно для двигателя и деталей, которые затем могут быть использованы вновь. Однако в случае замены гильзы вынуть ее можно проще, для этого в гильзу плотно вбивается деревянная чурочка, а затем проворачивается коленвал — поршень надавит на чурочку снизу и выдавит ее вместе с гильзой. Такой способ не щадит детали, поэтому прибегать к нему стоит только в крайних случаях.

При ремонте и замене поршневой группы важное значение имеет подбор поршней и гильз — они должны быть одной группы исполнения, иначе невозможно будет установить правильный вылет поршня. Также необходимо подбирать соответствующие поршневые кольца и уплотнительные кольца.

Наконец, при ТО двигателя периодически требуется проверять зазоры между поршневыми кольцами и канавками, в замках колец, между поршнем и гильзой и между другими деталями. При чрезмерном увеличении зазоров изношенные детали заменяются на новые.

При грамотной эксплуатации дизеля, своевременном обслуживании и ремонте поршневая группа двигателя КАМАЗ будет работать надежно, помогая грузовику решать самые сложные задачи.