Прокладки головки двигателя

Рис. Elring

Уплотнения стыковых соединений головок и цилиндров, несмотря на кажущуюся простоту конструкции, являются высокотехнологичным продуктом, что вытекает из разнообразных требований.

Немецкий бренд Elring был известен в мире технологий еще до рождения автомобильной промышленности как поставщик надежных уплотнений для гидравлических, газовых и паровых конструкций. В настоящее время, благодаря широкому ассортименту, инновациям, качеству и точности предлагаемой продукции, эта компания остается ведущим партнером большинства мировых производителей легковых и грузовых автомобилей, а также различных технических устройств. Используя свой опыт работы на рынке оригинальных запчастей, он также является поставщиком запасных частей для вторичного рынка.

Требования к головным уплотнениям

В моторизованных двигателях, используемых в моторизации, прокладки головки должны характеризоваться:

  • газонепроницаемость для предотвращения неконтролируемого выдувания изнутри цилиндров и камер сгорания;
  • герметичность соединений между каналами подачи охлаждающей жидкости и моторного масла;
  • небольшая подверженность пластической деформации;
  • нет пластического расчетного эффекта;
  • устойчивость к деформации;
  • химическая стойкость дымовых газов, смазок и охлаждающих агентов;
  • эксплуатационная долговечность.

Факторы, действующие на прокладки головки блока цилиндров

Газы сгорания в камерах сгорания достигают температур в диапазоне 1800 - 2500 ° С. Под их воздействием соседние поверхности головок нагреваются для двигателей с искровым зажиганием до 270 ° С, а в дизельных двигателях до 300 ° С.

Под их воздействием соседние поверхности головок нагреваются для двигателей с искровым зажиганием до 270 ° С, а в дизельных двигателях до 300 ° С

Типы конструкций прокладок головки, последовательно: металлический многослойный тип Metaloflex, металл-эластомер и металл + мягкий материал

Давление в камере сгорания двигателя с искровым зажиганием достигает 140 бар, а в двигателях с самовоспламенением - до 270 бар.

Под влиянием перепадов температуры и давления зазор между плоскостями перетяжки цилиндра и головки изменяется в пределах 2-10 мкм. Из-за изгиба головки (в зависимости от расположения и размера нажимных винтов) происходит также поперечное движение герметичного соединения. Дополнительные боковые перемещения возникают в результате термических напряжений в зависимости от типа материалов, используемых для изготовления прокладки, и коэффициента трения между движущимися элементами. По этим причинам прокладки головки иногда оснащены вставками, увеличивающими трение, из алюминиевых сплавов или серого чугуна.

По этим причинам прокладки головки иногда оснащены вставками, увеличивающими трение, из алюминиевых сплавов или серого чугуна

Слоистая структура прокладки Metaloflex (1); штампованные штампы: намотка (2), алмазная (3) и сегментная (4); Стопоры лазерной сваркой: без опорной плиты (5) опорной пластины (6); Сложенный Таймер: нет опорной пластины (7) опорной пластины (8)

Охлаждающие жидкости нагреваются до +80 - + 110 ° C, достигая давления 1-2 бар.

Холодное моторное масло закачивается в каналы системы смазки под давлением до 10 бар, а нагретое до температуры +80 - +150 имеет давление 2-4 бар.

Конструкции прокладок головок

Прокладки Metaloflex состоят из одного или нескольких слоев пружинной стали с рельефными канавками вокруг герметичных отверстий. Этот вид прокладок производится ErlingKlinger в количестве 45 миллионов штук в год, что делает его в настоящее время их крупнейшим производителем в мире. Столь значительная продажа обусловлена ​​тем, что конструкция Metaloflex используется во всех современных моделях легковых автомобилей и автофургонов с бензиновыми и дизельными двигателями.

Столь значительная продажа обусловлена ​​тем, что конструкция Metaloflex используется во всех современных моделях легковых автомобилей и автофургонов с бензиновыми и дизельными двигателями

Прокладка из металла и мягкого материала

Прокладка из металла и мягкого материала

Металлоэластомерное уплотнение с одним и несколькими слоями

Это решение удовлетворяет, в частности, требованиям, связанным с минимизацией размеров двигателей и легкостью их конструкции, и, следовательно, низкой толщиной стенок герметичных каналов.

В конструкции прокладки Metaloflex присутствуют следующие характерные элементы:

  • металлический несущий слой, к которому прикреплены другие части конструкции;
  • один или два наружных уплотнительных слоя (обычно покрытых эластомером);
  • полные и полунаполненные канавки, обеспечивающие упругое давление уплотнений на поверхности стыкового соединения;
  • стопоры, то есть тисненые, сложенные или сварные ободки отверстий для прокладок, задача которых состоит в том, чтобы уменьшить его вибрации и поддерживать небольшую эластичность давления герметизированных поверхностей.

Металлоэластомерные уплотнения могут иметь однослойную или многослойную структуру. Они состоят из металлического несущего слоя и вулканизированных эластомерных профилей. Они используются главным образом в двигателях больших грузовых автомобилей, где максимальное давление в цилиндре достигает 290 бар, мощность достигает нескольких сотен кВт, а пробег превышает 1,5 миллиона километров.

Наиболее распространенные типы винтов крепления головы

В этой конструкции давление уплотнения вокруг камер сгорания является высоким, в то время как давление в каналах циркуляции жидкости, соединения которых герметизированы эластомерными манжетными уплотнениями, является высоким. Несущий слой выполнен из листа нержавеющей стали или защищен подходящим антикоррозийным покрытием. Сделанные в нем отверстия в камерах сгорания окружены рельефными канавками, обеспечивающими равномерность, гибкость и герметичность зажима.

Сделанные в нем отверстия в камерах сгорания окружены рельефными канавками, обеспечивающими равномерность, гибкость и герметичность зажима

Поврежденные прокладки со следами ударов выхлопных газов

Дополнительные стальные опоры, используемые в многослойных версиях прокладок этого типа, ограничивают изгиб уплотнений и защищают их эластомерные части (особенно манжетные уплотнения) от чрезмерного сжатия при затягивании болтов.

Прокладки из металла и мягкого материала состоят из металлического несущего слоя и мягких покрытий с обеих сторон. Отверстия камер сгорания снабжены металлическими усилениями по периметру, герметизирующими соединения и защищающими мягкие слои от воздействия горячих газов сгорания.

Функция эластомерных элементов, размещенных вокруг соединений жидкостных каналов, заключается в оптимальной настройке прокладки в соответствии с возможной неровностью уплотненных поверхностей. Слои верхних прокладок покрыты покрытиями, предотвращающими прилипание к металлическим поверхностям цилиндров и головок.

Характерный ущерб от газовых ударов

Эта конструкция прокладки больше не используется в современных двигателях, но встречается в запасных частях, используемых для ремонта автомобилей более старого поколения.

Смысл винтов с головкой

Как прокладки, так и винты, прижимающие их к поверхностям и головкам цилиндров сброса, могут использоваться только один раз, то есть после каждой разборки двигателя их необходимо обязательно заменять новыми.

Как прокладки, так и винты, прижимающие их к поверхностям и головкам цилиндров сброса, могут использоваться только один раз, то есть после каждой разборки двигателя их необходимо обязательно заменять новыми

Наиболее чувствительным к продувке является сужение прокладки между соседними цилиндрами.

Задача винтов состоит в том, чтобы оказать давление на поверхность уплотнения с точки зрения стоимости и распределения. На практике этот эффект достигается путем правильного дозирования моментов затяжки резьбы и поддержания порядка обработки отдельных болтов или гаек.

В новых конструкциях двигателя в дополнение к правильному моменту затяжки для сборки головок используются конечные угловые смещения. Это делается для того, чтобы упругая деформация (растяжение) его сердечника достигла предела его пластичности.

При использовании старого винта вместе с новой прокладкой происходит постоянная деформация сердечника, сопровождаемая изменением шага резьбы на растянутой секции, что делает невозможным получение правильного давления прокладки на герметизированных поверхностях, то есть эффективно устраняет любые выбросы или утечки. Именно поэтому Elring предлагает наборы новых болтов для головок практически для всех моделей двигателей, которые используются в настоящее время.

Повреждение прокладок головки

Причиной утечки между соединением головки и блока цилиндров очень редко является дефект самой прокладки, особенно если она была правильно установлена. Таким образом, установление истинной или основной причины неисправности, состоящей из возможных ударов или утечек, становится основным условием эффективности ремонта.

Поврежденное лобовое стекло мотоцикла с двухслойной металлической структурой

Дымовой газ может проникать между поврежденными камерами сгорания или системой охлаждения через неисправную прокладку. Последствия этого явления могут проявляться как в форме внезапного, серьезного отказа двигателя, так и в виде постепенного ухудшения его характеристик.

Жидкость из контура охлаждения может проникать в камеры сгорания, вызывая белый цвет выхлопных газов, выбрасываемых из выхлопной трубы, или в систему смазки, что приводит к непостижимому повышению уровня масла в чаше.

Масло обычно поступает в контур охлаждения, протекает к поверхности жидкости в уравнительном баке.

Масло обычно поступает в контур охлаждения, протекает к поверхности жидкости в уравнительном баке

Влияние продувки отработавших газов в контуре охлаждения

В дополнение к вышеупомянутым специфическим признакам, каждый из типов повреждения прокладки головки цилиндра, как правило (первоначально для детальной проверки), указывает на трудности с запуском холодного двигателя, неправильную работу или температуру выше допустимых пределов.

Выхлопные газы

Об их появлении свидетельствует черная окраска фрагментов наружной поверхности прокладки, видимая после разборки головки. В двухколесных двигателях с воздушным охлаждением подобные признаки выброса выхлопных газов в атмосферу из-под головки хорошо видны даже без ее удаления.

Если транспортное средство используется в течение длительного времени с такими отказами, эластомер или металлические части уплотнения могут даже полностью выгореть.

Если транспортное средство используется в течение длительного времени с такими отказами, эластомер или металлические части уплотнения могут даже полностью выгореть

Разрушение прокладки из-за тепловой перегрузки (перегрева) двигателя

В автомобильных двигателях выхлопные газы часто попадают в систему охлаждения, в результате чего пузырьки газа появляются в охлаждающей жидкости или теряются через предохранительный клапан в результате повышения давления в цикле охлаждения.

Причиной таких явлений может быть недостаточное давление прокладки во время сборки головки, также из-за повторного использования винтов или деформации или повреждения поверхностей уступа. Подобные эффекты вызваны неправильным (слишком мелким или слишком глубоким) отложением гильз цилиндров в блоке цилиндров.

Разрушительный перегрев

Причиной превышения оптимальной рабочей температуры двигателя является неисправность основных компонентов системы охлаждения, таких как насос, радиатор и его вентилятор или промежуточный охладитель. Неправильная установка зажигания или момента впрыска, а также выход из строя выхлопной системы (катализатора) могут иметь аналогичные последствия. Первым признаком этого типа неисправности обычно является падение напряжения.

Первым признаком этого типа неисправности обычно является падение напряжения

Причины внутренней утечки масла и / или охлаждающей жидкости: сверху - неправильная сборка прокладки, снизу - недостаточная гладкость плоскости головки.

В уплотнениях из металла и мягкого материала перегрев обычно приводит к отчетливому разбуханию другого вещества, особенно вблизи каналов циркуляции охлаждающей жидкости. Металлические части затем подвергаются ускоренной коррозии.

Утечки в контакте головки блока цилиндров с блоком двигателя могут быть вызваны неточным шлифованием поверхности (два слева) или агрессивными компонентами охлаждающей жидкости (два справа)

В двухслойных металлических прокладках, подверженных перегреву, перемычки между соседними камерами сгорания часто рушатся. Другой возможной причиной этого явления является низкое качество топлива или слишком высокая степень сжатия.

Утечки рабочих жидкостей

Следы масла или охлаждающего агента, выходящие из их циркуляционных каналов, видны только после снятия головки. Причиной этого чаще всего является неправильная установка прокладки, например, ее неточная настройка (боковое смещение) из-за отсутствия фиксирующих штифтов или случайного повреждения эластомерных уплотнительных элементов. Также важно предшествовать сборке с тщательной очисткой плоскостей уступа цилиндров и головки. Равенство и гладкость этих поверхностей оказывают решающее влияние на эффективность уплотнения. Особенно важными здесь являются зоны между краями отдельных каналов.

Механическое повреждение

В основном они вызваны ошибками сборки. Наиболее распространенными из них являются: разрушение уплотнительных ребер в металлических листах и ​​повреждение эластомерных уплотнений. Это является результатом неточного выбора прокладки для двигателя, вследствие чего распределение и размеры отверстий в прокладке не совпадают с выходными отверстиями воздуховодов в фюзеляже и головке двигателя. Эти ошибки особенно вредны, когда они касаются несовместимости контуров камеры сгорания.

Эти ошибки особенно вредны, когда они касаются несовместимости контуров камеры сгорания

Разрушение элементов эластомерной прокладки при неправильной сборке

Совершенно другой вид механического повреждения прокладок - это последствия так называемого выбить горение воздушно-топливной смеси в цилиндрах. Быстрое повышение давления выхлопных газов затем механически взаимодействует с периферийными уплотнениями камер сгорания, заставляя их вдавливаться в соседние каналы с одновременным дроблением фрагментов металлических слоев и изготовленных из мягкого материала.

Правильная сборка прокладки головки

Во время всех операций этой операции необходимо внимательно соблюдать соответствующие рекомендации изготовителя двигателя и изготовителя уплотнения.

Сборке должна предшествовать тщательная очистка поверхностей зазоров головки и цилиндра. Очистка (предпочтительно пневматическая) также требует резьбовых отверстий для болтов, крепящих головку к блоку цилиндров.

Очистка (предпочтительно пневматическая) также требует резьбовых отверстий для болтов, крепящих головку к блоку цилиндров

Механическое повреждение прокладок в результате ошибок сборки

Очищенные поверхности рибетов должны быть проверены на ровность и гладкость, используя прямой край и щуп; глубина продольных неровностей не должна превышать 0,05 мм, а поперечных 0,03 мм.

Прокладка головки должна быть расположена в строгом соответствии с распределением и размером отверстий на верхней поверхности блока двигателя.

Толщина прокладки в дизельных двигателях должна быть совместима (проверка с помощью циферблатного датчика) с верхними поверхностями поршней, выступающими над краями цилиндров.

Следующим шагом является установка головки с помощью дюбелей, встроенных в блок двигателя.

Следующим шагом является установка головки с помощью дюбелей, встроенных в блок двигателя

Влияние так называемого выбить сгорание для повреждения различных конструкций уплотнений головки блока цилиндров

Правильная регулировка головки подтверждается легким прикручиванием всех новых, только новых крепежных винтов; их резьбы и поверхности уступа головки должны быть слегка смазаны моторным маслом перед завинчиванием.

Порядок и способ затяжки винтов (крутящий момент и угол) должны точно соответствовать рекомендациям производителя двигателя.