Блок циліндрів

Блок циліндрів - це основна деталь корпусу двигуна внутрішнього згоряння. Блок циліндрів служить опорою для рухомих частин кривошипно-шатунного механізму; до нього прикріплені деякі навісні агрегати, такі як стартер, генератор і так далі.

Популярний блок циліндрів V6 вперше використав у своєму автомобілі німецький винахідник Готліб Даймлер

Блок циліндрів найбільша корпусні деталь будь-якого двигуна з двома циліндрами. Оскільки блок повинен бути довговічним і міцним, його відливають з металу цілком. Як правило, при цьому використовується чавун або алюміній. Циліндри чавунного блоку являють собою розточені в товщі металу отвори, а в алюмінієвих блоках для зміцнення стінок в них вставляють сталеві гільзи. В циліндрах переміщуються поршні, передають енергію розширюються після згоряння палива газів на колінчастий вал, що перетворює цю енергію в обертальний рух.

Історія створення блоку циліндрів

З'явившись в кінці дев'ятнадцятого століття, блок циліндрів пройшов тривалу еволюцію, перш ніж залишитися в тому вигляді, в якому він застосовується в конструкції переважної більшості сучасних моторів.

Для того, щоб поставити шестициліндровий двигун під капот маленького VW Golf, компанія Фольксваген згадала непопулярну конструкцію блоку циліндрів VR6

Історія появи першого рядного блоку циліндрів пов'язана з німецьким винахідником Николаусом Серпнем Отто, який 1876 році винайшов найефективніший для свого часу бензиновий двигун.

Блок у V-подібному виконанні винайшов у 1889 року Готліб Даймлер для побудови вдосконаленого чотиритактного двоциліндрового двигуна.

Конструкція блоку циліндрів двигуна

Блоки циліндрів мають різні конструкції і конфігурацію різного ступеня складності. Блок може бути рядним, з послідовним розташуванням циліндрів , V-образним з різним кутом розвалу циліндрів або навіть складається з двох V-образних блоків, як наприклад у Bugatti Veyron EB 16.4. Існують конструкції блоків з кутом розвалу циліндрів в 180 градусів, для так званих опозитних двигунів, таких, як у Subaru.

Існують блоки типу «VR». У них циліндри розташовані в шаховому порядку, послідовно, але в той же час з нахилом в одну з двох сторін, як у V-образного мотора. Такий синтез двох різновидів в одному блоці дозволяє поліпшити його охолодження і підняти потужність при невеликому обсязі. Така технологія використовується у сучасних двигунах компанія Volkswagen. Багато власників автомобілів Passat, Corrado, Golf, Vento, Jetta, Sharan навіть не здогадуються, що у них VR-подібний двигун, так як блок прикритий загальної головкою і скомпоновано так, що нахил циліндрів не кидається в очі.

Чим більше циліндрів в блоці - тим більше вага мотора. Тому кількість циліндрів двигуна - обмежена величина

При виливку в блоці циліндрів передбачають канали для циркуляції охолоджуючої рідини і подачі масла. Зверху на блок циліндрів кріпиться головка блоку, знизу приєднується піддон картера. Крім цього блок циліндрів служить основою для приєднання КПП і всього навісного обладнання: генератора, стартера, карбюратора, і іншого.


Блок циліндрів, поршень.

Описана конструкція двигуна з окремими блоком і головкою результат тривалої еволюції. Раніше блоку відводилося більше функцій і те, що сьогодні знаходиться в головці блоку, було розташоване в ньому самому. У відносно недавно випускалися двигунах в блоці розташовувався розподільний вал, а в більш ранніх конструкціях там же знаходився і клапанний механізмам. Головка блоку циліндрів у так званих нижньоклапанних моторах виконувала просту роль кришки з отворами для свічок запалювання.

Можлива кількість циліндрів в блоці

Кількість циліндрів це дуже важливий показник двигуна і може варіюватися від 1 до 16. Конструктивно збільшення кількості циліндрів обсусловлено бажанням інженерів збільшити потужність двигуна.

Якщо піднімати потужність двигуна, не збільшуючи кількість циліндрів, то необхідно збільшувати діаметр поршнів, і робити більш масивним блок циліндрів двигуна, що веде до збільшення маси автомобіля і зростання витрати палива. Виходить, що, збільшуючи потужність двигуна, ми отримуємо програш в масі, а отже, в динаміці, і потрібно знову збільшувати потужність. Це типовий замкнуте коло.

Картер блоку циліндрів "Запорожця" виконаний з дорогого авіаційного алюмінієвого сплаву

Інженери завдання збільшення потужності вирішили за допомогою збільшення кількості циліндрів в блоці двигуна. Поршні при цьому зменшують в діаметрі, що знижує втрати від тертя, а значить, потужність двигуна зростає.

Матеріал для блоку циліндрів

На сьогоднішній день виготовляють чавунні, алюмінієві і магнієві блоки циліндрів з додаванням різних сплавів.

Вибір матеріалу обумовлено притаманними йому властивостями. Наприклад, блок з чавуну найбільш міцний, більш придатний для форсування, і менше інших чутливий до перегріву.

Блоки з магнієвого сплаву поєднують в собі твердість чавуну і легкість алюмінію, але так як магній рідкісний і дорогий, він застосовується в основному для автоспорту. Як не дивно, з авіаційного магнієвого сплаву МЛ-5 був виконаний картер мотор «Запорожця», на який ставилися чавунні або алюмінієві циліндри.

Блоки з алюмінію відрізняються малою вагою і хорошою здатністю до охолодження, але вимагають посилення стінок циліндрів. Якщо в алюмінієвий циліндр вставити поршня зі сталі або чавуну, стінки дуже швидко зносяться. Застосувати алюміній для виготовлення поршнів також не можна, так як вони відразу ж прикипят до дзеркала циліндра, і двигун заклинить.

Блоки циліндрів деяких моделей BMW не піддаються капремонту, тому що внутрішні стінки циліндрів покриті поновлюваних складом - Никасилом

З цих причин алюмінієві блоки на першому етапі їх застосування оснащували «мокрими» гільзами з сірого чавуну. Проте слабо закріплені «мокрі» гільзи з чавуну швидко розбивали алюмінієвий блок, тому він погано переносив форсування і був чутливий до перегріву.

На зміну «мокрих» гільз прийшли тонкостінні «сухі» гільзи. Подібна технологія передбачає запресовування тонкостінних чавунних або композитних гільз тіло блоку, де вони сидять як влиті».

Альтернативні рішення

Існує і декілька альтернативних рішень зміцнення стінок циліндрів із застосуванням новітніх технологій. Це метод нанесення кристалів кремнію на внутрішню поверхню циліндра або, наприклад, застосування готових алюміній-кремнієвих гільз по технології Locasil фірми групи kolbenschmidt.

Ще одна технологія, названа Nicasil, передбачає нанесення на алюмінієві стінки циліндра нікелевого покриття з напиленням кристалів карбіду кремнію. Технологія в основному застосовувалася в двигунах дорогих спортивних автомобілів, зокрема, болідів Формули-1, що не підлягають багаторазовому капітального ремонту.

Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read