Какой блок двигателя лучше алюминиевый или чугунный

Минусы алюминиевых моторов

Итак, алюминиевые моторы легче, чем чугунные. Также алюминиевые двигатели имеют лучший теплоотвод по сравнению с чугунными блоками (лучшая теплоотдача). В результате алюминиевые моторы работают более гладко и устойчиво.

Главным же недостатком алюминиевых моторов является недостаточная прочность блока цилиндров. К сожалению, жаропрочность при высоких температурах у алюминиевых движков хуже по сравнению с чугунными. Особенно это плохо, когда двигатель небольшой, поскольку при маленьких размерах алюминиевого блока цилиндров конструкторам тяжело придать ему хорошую прочность. Но самое ужасное, что с такими алюминиевыми моторами в последние годы стало модно ставить турбину, которая также негативно влияет на температуру в двигателе, оказывая на хрупкий алюминиевый блок двигателя свое отрицательное воздействие.

Вот почему некоторые автопроизводители по-прежнему в турбированных автомобилях используют чугунные тяжелые двигатели. Так надежней и долговечней.

Также главный минус алюминиевых моторов – это их плохая ремонтопригодность. К сожалению, многие алюминиевые двигатели отремонтировать очень тяжело, в отличие от чугунных моторов, где толстый блок цилиндров легко подлежит нескольким расточкам.

Почему же тогда автомобильные компании популяризировали во всем мире алюминиевые двигатели? А все дело в экологии. Из-за постоянного ужесточения экологических норм автопроизводители вынуждены любыми способами снижать расход топлива в новых транспортных средствах, который напрямую влияет на уровень вредных выбросов в выхлопе. А согласно исследованиям, расход топлива может быть уменьшен на 6-8% при каждом снижении веса автомобиля на 10%.

Чугунный элемент двигателя

Именно поэтому последние 5-7 лет автомобильные компании постоянно ломают голову, как уменьшить вес всех автокомпонентов в транспортном средстве. В том числе, как вы уже поняли, уменьшение веса коснулось и подкапотного пространства. Так что нет ничего удивительного, что многие автомобильные компании стали так активно продвигать свои новые облегченные модели, оснащенные полностью алюминиевыми двигателями. То есть основная причина появления менее ремонтопригодных моторов – это снижение потребления топлива и вредных веществ в выхлопе транспортных средств.

Особенности


Среди владельцев 412 Москвича распространено заблуждение, что силовой агрегат их автомобиля является точной копией немецкого мотора от БМВ с индексом M10.

В итоге в 1966 году был создан первый в Советском Союзе силовой агрегат, который имел верхнее расположение распредвала и три металлические вкладыша коленчатого вала. Мощность этого силового агрегата в своей первоначальной версии составляла 73,5 лошадиных силы.

Алюминиевые двигатели Москвич 412 изготавливались полностью из алюминия, что было редкостью по тем временам. Использование алюминия приводило к некоторому удорожанию производства, однако сам силовой агрегат получился надежным и легким. Мотор с объемом в 1,5 литра изначально разрабатывался для низкооктанового бензина, поэтому Москвич 412 мог работать на 76 бензине.

  • Изначально рабочий объем двигателя составлял 1,5 литра, однако в конце восьмидесятых – начале девяностых годов была проведена кардинальная модернизация силового агрегата, что позволило предложить покупателям сразу три модификации с рабочими объемами от 1,6 до 1,8 литра. Определить какой двигатель можно поставить на Москвич автовладелец сможет по вин-номеру автомобиля.
  • Следует сказать, что трансмиссия от рестайлинговых версий мотора не подходит к первоначальной модификации этого двигателя. Новые модификации получились не столь надежными, и при этом они нестабильно работали на низкооктановом бензине, требуя от автовладельца заливать в бак 92 бензин.
  • Особенностью этого верхнеклапанного двигателя с мокрыми линзами стал наклон вправо блока цилиндров, который был отклонен от вертикали на 10 градусов. Подобный инженерный прием позволил уменьшить инерцию и снизить вибрацию двигателя на холостых оборотах. Коленвал изготавливался по кованой технологии, а цепь ГРМ позволила существенно повысить надежность конструкции.
  • Автовладелец был избавлен от необходимости частого обслуживания механизма ГРМ. Отметим и своеобразное расположение моторного отсека, который был завален вправо на 20 градусов, что упрощало обслуживание навесного оборудования. Сам двигатель, при этом, занимал меньше места в подкапотном пространстве Москвича. Подобная компоновка использовалась на многих американских автомобилях того времени.
  • Масляный картер двигателя выполнен с наружным и внутренним оребрением, что в свою очередь улучшало охлаждение масла. Силовой агрегат у Москвича 412 получился неприхотливым в обслуживании и требовал замены масла лишь раз в 20 тысяч километров. Отметим отличные показатели надежности двигателя, который мог без капремонта пробежать порядка 200 тысяч километров. Подобные показатели для мотора, выпущенного в семидесятых годах прошлого века, считались отличными, поэтому двигатель получил лестные отзывы у владельцев автомобиля.
  • Отличные мощностные показатели, а с 1,5 литра объема удалось снять 73,5 лошадиных силы, были достигнуты за счет использования оригинальной полусферической камеры, в которой топливо полностью сгорало, что увеличивало показатели КПД двигателя. Впоследствии подобная полусферическая камера сгорания использовалась и на других модификациях двигателей для Москвича. Подобные конструкторские решения использовались американскими и немецкими мотористами на автомобилях Chrysler и BMW.

Конструкция блока цилиндров

Блок цилиндров большинства двигателей отливается из серого легированного чугуна и далее подвергается механической обработке. В таком случае рабочей поверхностью зеркала цилиндра является чугун отливки. Отверстие цилиндра растачивается под установленный размер, а после окончательной механической обработки поверхность стенок имеет микроструктуру, позволяющую удерживать необходимое количество масла.

Чугун, особенно легированный, обладает необходимой прочностью и низким коэффициентом трения в паре материалов «чугун – чугун» или «сталь – чугун», из которых изготавливаются поршневые кольца, и в паре материалов «алюминий – чугун» из которого изготавливаются поршни. При этом чугунные стенки цилиндров обладают высокой износостойкостью. Но иногда даже в чугунные блоки цилиндров, для увеличения износостойкости запрессовываются тонкостенные сухие гильзы из более износостойкого легированного чугуна. Недостатком чугуна при производстве блока цилиндров является его большой удельный вес.

Для улучшения динамики автомобиля конструкторы всеми силами стараются уменьшить вес всех компонентов автомобиля, включая двигатель. Поэтому блок цилиндров двигателя многих современных автомобилей отливается из алюминиевого сплава. Алюминий, кроме малого веса не имеет никаких преимуществ перед чугуном, но при этом появляются новые трудности. Алюминиевые сплавы гораздо мягче чугуна, поэтому для обеспечения необходимой жёсткости блока приходится делать более толстыми несущие стенки блока и делать сложную систему рёбер жёсткости.

Алюминий имеет более высокий коэффициент температурного расширения, поэтому приходится более строго контролировать зазоры между различными деталями двигателя. Поршни всех современных двигателей, для облегчения веса, изготавливаются чаще всего из алюминиевых сплавов. Но коэффициент трения в паре материалов «алюминий –алюминий» очень большой и алюминий обладает низкой износостойкостью. Поэтому поверхность цилиндров должна быть изготовлена не из алюминия, а из другого материала.

В алюминиевых блоках тонкостенные чугунные гильзы из износостойкого чугуна вплавляются в алюминиевую отливку при изготовлении отливки блока. Но стенки цилиндров самых современных двигателей с алюминиевым блоком при помощи современных технологий могут быть покрыты гальваническим способом специальным износостойким металлом. Или при помощи самых современных технологий осуществляется поверхностное упрочнение стенок цилиндров.

При отливке блока цилиндров специальные технологии повышают концентрацию кремния в поверхностном слое стенок цилиндров, далее при помощи химических реакций из поверхностного слоя стенок цилиндров удаляется алюминий. В результате этого упрочнения износостойкость стенок цилиндров превышает по этому показателю цилиндры, изготовленные из чугуна. Но в этом случае, для снижения коэффициента трения между алюминиевым блоком цилиндров и алюминиевыми поршнями, поршни покрываются тонким слоем железа. Отсутствие чугунных гильз значительно уменьшается вес блока цилиндров. Иногда в блок цилиндров вставляются съёмные гильзы, которые герметизируются в блоке цилиндров при помощи медных или резиновых прокладок.

Съёмные гильзы имеют преимущество в том, что после предельного износа их можно заменить новыми, изготовленными или отремонтированными (расточенными под ремонтный размер) с высокой точностью в заводских условиях. Применение съёмных гильз упрощает ремонта двигателя. Но в последнее время такие гильзы применяются довольно редко, поскольку блоки цилиндров со вставными гильзами имеют некоторые, присущие им недостатки. При перегреве двигателя происходит разгерметизация посадки гильзы в блоке, в результате которой происходит утечка охлаждающей жидкости.

Инструкция: гильзовка блока

Гильза блока цилиндров — это внутренняя оболочка или съёмная металлическая вставка, в которой уже непосредственно перемещается поршень двигателя. Ремонт необязательно проводится с обновлением всех втулок. Они прежде замеряются, после чего специалист выносит решение о замене гильзы цилиндров.

Процедура на мокрых втулках осуществляется так — старая деталь вытягивается, на её место ставится новая. Сухие детали меняются двумя способами: холодным и горячим. Метод термической обработки считается наиболее качественным, так как втулка обрабатывается антиконденсатным составом, а блок нагревается. Новая деталь предварительно окунается в жидкий азот, после чего вставляется в гнездо.

Для вытаскивания старых элементов желательно использовать съёмник гильз цилиндров.

как снимают втулку

Таким образом, процедура состоит из нескольких этапов:

  • нагрев блока до 1500 градусов Цельсия;
  • обработка вставки специальным составом, избавляющим от водяного конденсата при монтаже;
  • охлаждение гильзы в жидком азоте;
  • нанесение герметика внутрь гнезда;
  • установка или запрессовка втулки, обычно с натягом 0,03-0,04 мм.

Обычно гильзовке сопутствует расточка и хонингование. Соблюдается правильная геометрия гнёзд под новые ремонтные втулки. Если поверхность гнезда не шлифуется, неправильный эллипс передастся впоследствии направляющей вставке. Это влечёт за собой повреждение поршней со всеми вытекающими последствиями. Шлифуют не только цилиндр, но и рабочую (внутреннюю) поверхность гильз. Это делается в целях плотной посадки детали в гнездо.

Ремонтная гильза цилиндра двигателя должна отвечать следующим требованиям:

  • их конусность и эллипсность не должна превышать 0,02 мм;
  • разность толщины между отдельными втулками быть не более 0,01 мм;
  • поверхность соответствовать 8-10 классу точности.

Если готовых гильз нет, они делаются в специальных заготовках. Как правило, для этого используют специальный антифрикционный чугун, полученный центробежным литьём. Такой способ даёт оптимальный результат по соотношению цена/качество. Что-то одно должно быть мягче или твёрже в паре трения.

Расточка и гильзовка блока цилиндров

После появления дефектов и выработки на стенках применяют расточку цилиндров. Со стенок снимается металл определенной толщины, а затем устанавливаются другие ремонтные поршни и кольца под новый размер. Число расточек ограничено, так как объем постепенно увеличивается, а прочность снижается.

После максимального числа расточек применяют гильзовку. Это сложный процесс, который можно сделать только при наличии специального оборудования. «Мокрые» гильзы поменять намного легче, даже в полевых условиях. Если установлены «сухие» гильзы или это монолитный чугунный блок, то он растачивается под новые гильзы, которые запрессовываются с высокой точностью. Сам блок нагревается до 150-200 градусов, а новая гильза охлаждается. Так достигается наиболее плотная и точная посадка.

Неисправности блоков цилиндров

Во время работы двигателя блок цилиндров подвергается колоссальным физическим и тепловым нагрузкам, что может привести к разного рода повреждениям и неисправностям. Наиболее часто в блоках двигателей КАМАЗ возникают следующие неисправности:

  • Трещины во внешних стенках водяной рубашки;
  • Трещины в масляной магистрали;
  • Износ и деформации посадочных отверстий под гильзы;
  • Износ и срывы резьбовых соединений (в первую очередь — соединений крышек коренных подшипников);
  • Коробление поверхности сопряжения блока с головками цилиндров;
  • Деформации, прожоги, задиры, несоосность гнезд вкладышей коренных подшипников коленвала;
  • Износ отверстий во втулках распределительного вала;
  • Износ опор коренной шейки коленчатого вала.

Большинство неисправностей блока цилиндров поддаются ремонту, и двигатель в целом может быть восстановлен.

В частности, трещины в водяной рубашке завариваются (однако сварка чугуна отличается сложностью и производится с применением специальных аппаратов и расходных материалов). А при необходимости восстановить герметичность рубашки на короткое время допустимо использование специального клея («холодной сварки») — это позволит нормально доехать до места проведения ремонта.

Большинство проблем с износом втулок, гнезд вкладышей и различных отверстий решается расточкой и запрессовкой новых втулок. Однако в каждом конкретном случае новые втулки приходится растачивать для достижения необходимого внутреннего диаметра. При исправлении коробления поверхности сопряжения блока с головками производится шлифование до полного устранения неисправности.

Необходимо обратить внимание на то, что допуски в блоке цилиндров двигателей КАМАЗ в настоящее время исчисляются сотыми долями миллиметра, поэтому расточка, шлифовка и другие работы по восстановлению двигателя могут проводиться только профессионалами на специализированном оборудовании. Это гарантирует качественный ремонт и обезопасит от лишних затрат на покупку нового блока

Другие статьи

#Шланг УРАЛ системы накачки шин Шланг УРАЛ системы накачки шин: бесперебойная подача воздуха на колеса грузовика
04.11.2020 | Статьи о запасных частях

Грузовые автомобили «Урал» оснащаются системами регулирования давления воздуха в шинах, в которых применяются гибкие трубопроводы — шланги. О том, что такое шланги системы накачки шин, каких типов они бывают и как они устроены, а также об их выборе, замене и обслуживании читайте в данном материале.

#Мотор-редуктор стеклоочистителя Мотор-редуктор стеклоочистителя: надежная работа автомобильных «дворников»
28.10.2020 | Статьи о запасных частях

В современных транспортных средствах предусмотрена вспомогательная система, обеспечивающая комфортное движение при осадках — стеклоочиститель. Привод данной системы осуществляется мотором-редуктором. Все об этом агрегате, его конструктивных особенностях, выборе, ремонте и замене — читайте в статье.

#Рассеиватель фонаря заднего Рассеиватель фонаря заднего: стандартный цвет светосигнальных приборов
21.10.2020 | Статьи о запасных частях

Современные транспортные средства оснащаются светосигнальными приборами, установленными в передней и задней части. Формирование светового пучка и его окрашивание в фонарях обеспечивается рассеивателями — все об этих деталях, их типах, конструкции, выборе и правильной замене читайте в данной статье.

#Бачок ГЦС Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления
14.10.2020 | Статьи о запасных частях

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

Добавить в

Без категории (16)

Купить оптом (23)

Для МихМихалыча (123)

Новая группа избранного

Добавить

Устройство блока цилиндров

Сами цилиндры вырезаются в блоке при помощи токарного станка.

Они должны быть гладкими и устойчивы к износу и высокой температуре. Гладкость придается при помощи процедуры хомингования, прочность – при помощи термообработки металла.

На двигателях старого образца цилиндры «гильзовались» – внутрь просверленного отверстия цилиндра вставлялась гильза, внутри которой поршень совершал возвратно-поступательные движения.

На современных автомобилях цилиндры «гильзуют» только в критических случаях капитального ремонта ДВС.

Проблемы с блоком связаны в основном со стачиванием стенок цилиндров в процессе эксплуатация двигателя.

Чтобы избежать повышенного износа стенок цилиндра, а также деталей цилиндропоршневой группы, необходимо регулярно менять смазочные и фильтрующие материалы.

При определении износа цилиндра используется термин «выработка на цилиндре».

Она измеряется специальным прибором – нутрометром, которые могут быть…

Если выработка превышает предельно допустимое значение, то блок цилиндров отправляют на расточку до следующего ремонтного размера поршней.

Если цилиндры изношены настолько, что расточка не поможет, то их загильзовывают.

Однако к этому методу прибегают редко, и блок полностью заменяют на новый.

После расточки блока обязательно уточните у токаря, под какой размер поршней расточены цилиндры (если вы сами ему об этом не сказали), чтобы приобрести поршни нужного ремонтного размера.

В противном случае блок вам долго не прослужит, и через пару тысяч километров пробега вы вновь вернете его на токарную обработку.

Помните, что при ремонте блока ошибка в 0,1 мм может оказаться фатальной. Поэтому заранее запаситесь терпением и необходимым инструментом

Особенно важно иметь под рукой микрометр

Модели и характеристики блоков цилиндров КАМАЗ

КАМАЗ выпускает достаточно много моделей и модификаций двигателей экологических классов от Евро-0 до Евро-3, однако все они основаны на применении трех типов блоков цилиндров:

— Блок КАМАЗ 740.10 (и 7403.10);

— Блок КАМАЗ 740.21 Евро-1, Евро-2;

— Блок КАМАЗ 740.21 Евро-2 под ТНВД Bosch.

Внешние различия между этими блоками цилиндров трудно увидеть сразу, однако они есть, и немалые. В частности, в более современных блоках КАМАЗ 740.21 увеличены сечения масляных каналов, изменены места под установку узлов и агрегатов, добавлены места под установку специальных форсунок охлаждения поршня, направляющие толкателей составляют одну конструкцию с блоком, и т.д. Так что блоки цилиндров КАМАЗ 740.10 и КАМАЗ 740.21 не взаимозаменяемы и представляют, в сущности, разные конструкции. Некоторые отличия имеет и блок под установку ТНВД Bosch.

Вне зависимости от модификации все блоки изготавливаются из серого чугуна марки СЧ 21-40 и подвергаются закалке токами высокой частоты. В качестве материала для крышек подшипников, испытывающих меньшие нагрузки, чем блок, используется ковкий чугун КЧ 35-10. Высокочастотной закалке подвергаются и гильзы цилиндров, чем достигается их прочность и надежность.

В настоящее время блоки цилиндров для двигателей КАМАЗ изготавливаются только на ОАО «КАМАЗ».

Цилиндры и хонингование

Рабочие цилиндры могут быть выполнены непосредственно как часть блока, а могут применяться гильзы. На поверхность цилиндров наносится специальный никелькремниевый сплав – никасил. Это очень прочный материал, защищающий кольца поршня от трения. Поверхность полируется до зеркала, чтобы свести к минимуму трение в условиях ограниченного поступления масла.


Хон цилиндра

Для улучшения смазки внутренней поверхности цилиндров применяют хонингование. Хон наносится специальным инструментом с головкой и абразивными брусками. В итоге на поверхности образуется выгравированная сетка. В ее желобках лучше удерживается масло. На внутренних стенках с хоном образуется масляная пленка, в результате чего значительно снижается трение и повышается ресурс деталей. Повторное хонингование, как правило, делается во время расточки двигателя или замены гильз.

Блок цилиндров ВАЗ: 2103, 2106, 21213, 21214, 2123, 2130.

Конструкции блоков, для двигателей ВАЗ с продольным размещением в моторном отсеке, объеденены одним общим признаком — межцилиндровым расстоянием 95.00 мм.

Блок цилиндров ВАЗ изготавливают методом литья, используя для этого специальный высокопрочный чугун. Блок имеет четыре рабочих цилиндра. Цилиндры расположены на одной линии, в один ряд. Двигатели такой конструкции называют однорядными. Поверхность цилиндров формируется путем расточки тела блока и с последующей специальной шлифовкой — хонинговкой. Обработанную внутреннюю поверхность цилиндра называют – зеркалом цилиндра.

По результатам окончательной обработки, в зависимости от погрешности изготовления, каждому цилиндру присваивается один из пяти классов: А, В, С, D, Е. Разница размеров между классами составляет – 0.01мм. На нижней плоскости блока, напротив с каждого цилиндра, клеймом наносится маркировка класса цилиндра.

Блок имеет внутренние полости, которые образуют так называемую рубашку охлаждения. При работающем двигателе, в рубашке осуществляется циркуляция охлаждающей жидкости – обеспечивая отвод тепла. При данной конструкции, диаметр цилиндров и межцилиндровое расстояние позволяют иметь полости рубашки охлаждения между соседними цилиндрами. В своем развитии, конструкция «классического» блока претерпевала изменения в основном за счет увеличения диаметра цилиндров. Диаметр в 82,00 мм является предельным, для обеспечения прочностных характеристик, при сохранении полостей рубашки между цилиндрами.

Для установки коленчатого вала, в конструкции предусмотренно пять опор. Опоры служат основанием для коренных подшипников(коренные вкладыши). Фиксация коленвала и коренных вкладышей обеспечивается крышками коренных подшипников. Для обеспечения точности, крышки коренных подшипников растачиваются совместно с блоком цилиндров.

При сборке, каждая крышка, должна устанавливаться на опору, с которой она совместно обрабатывалась. Для выполнения этих требований, каждая крышка , имеет специальные метки в виде рисок. Они позволяют установить соответствие крышки той или иной опоре. Нумерация опор осуществляется от передней стенки блока. Кроме того на крышках выбит технологический номер блока цилиндров , с которым они совместно обрабатывались. Такой же номер выбит на нижней поверхности блока в плоскости разъема. Дополнительной страховкой от ошибочной установки, служат отверстия в крышке коренного подшипника. Их не симметричное расположение не позволит провести неправильную установку. Крышки крепятся к опорам специальными самоконтрящимися болтами.

На задней, пятой, опоре имеются специальные выборки, предназначенные для установки упорных полуколец. Полукольца позволяют ограничить осевое смещение коленчатого вала. Максимально допустимой величиной осевого зазора считается величина — 0,35 мм. При увеличении зазора необходимо установить новые полукольца. Если после этого зазор все еще остается больше допустимого – требуется установка ремонтных полуколец с толщиной увеличенной на 0,127 мм. При установке, необходимо , чтобы поверхность полукольца, на которой имеются смазочные канавки, была обращена к стороне упорных поверхностей коленчатого вала.

При сборке двигателя следует обратить особое внимание на правильность установки вкладышей. Вкладыши с внутренней круговой проточкой, укладываются в опоры блока цилиндров «1», «2», «4», «5»

В крышки коренных подшипников , укладываются вкладыши без внутренней канавки. Вкладыши для средней, третьей, опоры отличаются от остальных.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий