Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Блок-картер — двигатель

Блок-картер двигателя крепится к раме автомобиля или трактора и во время работы двигателя воспринимает значительные усилия от сил давления газов, сил инерции и температурных нагрузок. Во время движения автомобиля или трактора блок-картер подвергается также действию передающихся через раму ударов и толчков. [1]

Блок-картеры V-образных восьмицилдндровых двигателей ( рис. 15) в изготовлении более сложны; однако обладают рядом преимуществ по сравнению с блок-картерами однорядных двигателей. Такие блоки более жестки, меньше подвергаются деформациям, влияющим на износ деталей. Двигатели с V-образным расположением цилиндров коррче и легче однорядных двигателей ( при одинаковой мощности), что дает возможность уменьшить базу автомобиля или трактора и их общую массу. [3]

В блок-картер двигателя вставляются цилиндровые гильзы ( втулки) 4, изготовленные из термически обработанного чугуна. Уплотнение гильзы в нижней части цилиндра обеспечивается двумя резиновыми кольцами, а в верхнем — красномедным кольцом. [4]

В блок-картер двигателя устанавливаются мокрые чугунные гильзы. В приливах поперечных перегородок картера расположены верхние половины пяти коренных подшипников коленчатого вала. Их нижние половины образуются крышками, которые входят в пазы блок-картера. Каждая крышка крепится двумя шпильками. Перегородки усилены ребрами жесткости, повышающими также общую жесткость блок-картера. С этой же целью горизонтальный разъем картера выполнен намного ниже оси коленчатого вала. [5]

К блок-картеру двигателя Д-240 спереди через промежуточный лист крепится крышка распределительных шестерен 17 ( см. рис. 11) и передняя опора подвески двигателя. Сзади блок-картера установлен лист 27 крепления двигателя к корпусу трансмиссии. Двигатели Д-37 Е ( трактор Т-40 М) и Д-21 А1 ( трактор Т-25 А1) также крепятся задней частью к корпусу трансмиссии, но их передняя часть имеет две точки опоры с резиновыми амортизаторами. [6]

С блок-картером двигателя и между собой соединяются специальными болтами картер и крышка шестерен газораспределения. Внутри полости, образованной картером и крышкой, размещены шестерни, передающие вращение от коленчатого вала к распределительному валу, приводам гидравлического, топливного и масляного насосов. Картер шестерен относительно блока цилиндров центрируется шпильками-штифтами. К стенкам картера шестерен крепят топливный насос, кронштейны генератора, привод гидронасосов и др. На фланце в центральной части крышки укреплена передняя опора двигателя. [7]

В блок-картере двигателя ЯМЗ-240Н сделано двенадцать отверстий, по шесть в ряду, в блок-картере ЯМЗ-238НБ — восемь, по четыре в ряду, в блок-картере СМД-60 — шесть, по три в ряду. Все цилиндры объединены общей водяной рубашкой. [8]

Насос установлен снаружи блок-картера двигателя . Верхняя секция предназначена для подачи масла в систему смазки двигателя и в центробежный фильтр тонкой очистки, нижняя — для подачи масла в масляный радиатор. Этот клапан перепускает масло из нагнетающей полости масляного насоса во всасывающую полость. [10]

Эти коллекторы крепят к блок-картеру двигателя на шпильках или болтах, что позволяет в случае необходимости производить смену толкателей без разборки двигателя. [12]

Безрамный остов применяется на тракторах, у которых блок-картер двигателя , картеры сцепления, коробки передач и центральной передачи соединяются вместе болтами, образуя безрамную конструкцию. [14]

Воздух нагнетается в специальный ресивер, помещенный внутри блок-картера двигателя . [15]

Что такое блок картера двигателя

  • О ДВС
  • История ДВС
  • Техническая информация
  • Двигатель года
  • Надежность
  • Долговечность
  • Сгорание
  • Контакты
  • Экономичность
  • Холодный пуск
  • Двигатели с турбонаддувом
  • Регулируемые системы газораспределения
  • Токсичность двигателей внутреннего сгорания
  • Динамика и конструирование
Картеры
Техническая информация

Картер составляет один из элементов остова поршневых двига­телей. К его стенкам с внешней стороны крепятся цилиндры, а коленчатый вал с опорами занимает внутреннюю его полость. В картере размещают также основные устройства механизма газо­распределения, различные узлы системы смазки с ее сложной сетью каналов, а часто с емкостью для смазочного масла и другое вспомо­гательное оборудование. К одной из торцевых стенок картера в транспортных двигателях обычно крепится кожух маховика, к боковым — кронштейны или лапы для установки двигателя на подмоторную раму (фундамент). В двух­тактных двигателях с кривошипно-камерной продувкой цилиндров внутренняя полость картера используется для продувки цилинд­ров. Длина картера зависит от размера и числа цилиндров в ряду, а поперечное сечение его внутренней полости в основном определяется радиусом кривошипа и размерами шатуна.

В общем случае картер представляет собой сложную пространственную конструкцию коробчатой формы, которая воспринимает все силовые нагрузки, возникающие в процессе осуществления рабочего цикла и действующие на остов двигателя. Поэтому картеру придают возможно большую прочность и жесткость, о которой судят по величине деформации отдельных несущих элементов кар­тера (плоскостей на стыке цилиндров, на разъеме коренных опор коленчатого вала и др.). С этой целью внутреннюю полость картера многоцилиндровых двигателей снабжают поперечными перегород­ками, а в быстроходных двигателях автомобильного типа применяют также совместную отливку картера с блоком цилиндров. Одновре­менно с этим применяют и другие средства, уменьшающие возможную деформацию привалочных и несущих плоскостей картера (оребрение поперечных перегородок, наружных стенок и т. д.).

Картеры поршневых двигателей автомобильного типа делают разъемными и неразъемными. Наибольшее распространение полу­чили разъемные картеры с горизонтальной плоскостью разъема, параллельной оси коленчатого вала (см. рисунок б). Часть картера, расположенную над коленчатым валом 4, обычно называют верх­ней половиной, а вторую его часть — нижней половиной.

В крупных стационарных и судовых двигателях применяют картеры, выполненные из отдельных стоек 2, расположенных в пло­скости рамовых опор коленчатого вала (рисунок а). Стойки скре­пляют между собой болтами и получают общий картер. Сверху на привалочные плоскости 1 стоек устанавливают рабочие цилинд­ры, а нижним фланцем 3 они крепятся к фундаментной раме 5 и вместе с ней образуют замкнутые камеры, в которых вращаются колена вала.

В торцовых стенках и внутренних перегородках фундаментной рамы 5 делают гнезда 6 — постели, снабженные специальными подшипниками, на которых и покоятся коренные шейки коленчатого вала. Гнезда коренных или, как их называют в этом случае, рамо­вых опор сверху закрываются точно пригнанными крышками 9.

Фундаментные рамы выполняются особенно прочными и жестки­ми, так как они служат основой всего двигателя. С помощью лап 8, отливаемых заодно целое с рамой, последняя крепится на опорах 7 фундамента.

Верхнюю половину 2 картера в рассматриваемом случае назы­вают станиной. Её стойки изготовляют в виде отдельных отливок имеющих двутавровое или коробчатое сечение. Сверху на привалоч-ную плоскость 1 станин устанавливают цилиндры, а нижним фланцем 3 они крепятся к фундаментной раме 5 (см. рисунок а). В стационар­ных и судовых крейцкопфных двигателях к станинам крепят напра­вляющие для ползуна крейцкопфа.

Автомобильные, тракторные и другие аналогичные им быстро­ходные двигатели тронкового типа не имеют фундаментной рамы. Коренные шейки коленчатого вала размещают в них в верхней половине 2 картера (см. рисунок б) в сделанных для этого гнездах-постелях 6, снабженных крышками 9, которые крепят к гнезду на шпильках или болтах. Таким образом, коленчатый вал оказы­вается подвешенным на крышках 9, вследствие чего последние воспринимают усилия, действующие на коленчатый вал и через шпильки передают их верхней половине картера, являющейся в данном случае основанием двигателя. Крышки 9 коренных под­шипников отливаются массивными обычно из чугуна и усиливаются ребрами жесткости.

Для обеспечения необходимой соосности коренных опор в много-цилиндровых двигателях гнезда 6 (см. рисунок б) растачивают с одной установки и заодно с крышками 9. Крышки 9 надежно фиксируют относительно их гнезд штифтами или каким-либо другим способом, и после расточки крышки не меняют. При необходимости они снабжаются метками (нумеруются).

Установка двигателей на опоры 7 подмоторной рамы в рассма­триваемом случае осуществляется с помощью кронштейнов (лап) 8, которые крепят к боковым стенкам верхней половины 2 картера. Для этой цели используют также кожух маховика и переднюю торцовую стенку картера.

При размещении коленчатого вала в верхней половине картера нижняя его половина 5 (см. рисунок б) не несет никакой нагрузки, а выполняет только роль поддона, т. е. закрывает полость картера снизу. Чтобы поддон был легким, в автомобильных двигателях его делают штампованным из листовой стали или отливают из алюми­ниевых сплавов . В более тяже­лых тракторных двигателях поддоны отливают из чугуна. Поддоны служат маслосборниками, а в двигателях автомобильного типа они обычно используются как емкость для необходимого запаса смазоч­ного масла. В этом случае их снабжают легкими поперечными и про­дольными горизонтальными перегородками, которые предохраняют масло от разбрызгивания и вспенивания, но не мешают его перете­канию между отдельными полостями поддона. Стык поддона и верх­ней половины картера уплотняется пробковыми или иными проклад­ками. Часто в полости поддона крепят маслоприемники, сетчатые фильтры, датчики и другое легкое вспомогательное оборудование двигателя.

Для укладки коленчатого вала в гнезда верхней половины 2 картера (см. рисунок б) его переворачивают на плоскость 1 стыка с блоком цилиндров, а в случае совместной их отливки — на плос­кость разъема блок-картера с головкой цилиндров.

Плоскость стыка поддона с верхней половиной картера или сов­мещают с плоскостью разъема коренных опор, т. е. с осью колен­чатого вала или же несколько опускают ниже плоскости разъема коренных опор. В последнем случае общая высота верхней половины картера увеличена, что благоприятно сказывается на ее жесткости и на жесткости всей конструкции двигателя.

Чтобы повысить жесткость крепления узла коренных опор и пре­дотвратить возможное боковое раскачивание их крышек (подвесок), последние плотно устанавливаются между выступами, сделанными в стенках поперечных перегородок картера, что особенно необхо­димо в алюминиевых картерах V -образных двигателей.

Общая жесткость картера многоцилиндровых двигателей резко повышается, если опоры под коренные шейки коленчатого вала раз­мещают после каждого цилиндра. Количество коренных опор в этом случае равно i + 1, где i — число цилиндров двигателя. С целью повышения жесткости применяют неразъемные (цельные) коренные опоры, как, например, в двигателе автомобиля «Запоро­жец».

Картеры с неразъемными коренными опорами называются тун­нельными. Гнезда под коренные опоры растачивают в торцовых стен­ках и поперечных перегородках с таким расчетом, чтобы коленчатый вал, предварительно собранный с коренными подшипниками каче­ния, свободно устанавливался в эти гнезда через отверстие в одной из его торцовых стенок. Такое гнездо, предназначенное для монтажа и демонтажа коленчатого вала двигателя МеМЗ-966, расточенное в передней торцовой стенке картера 7 .

Картер рассматриваемого двигателя снабжен съемным поддоном, что является типичным для автомобильных и трак­торных двигателей воздушного охлаждения, имеющих картер тун­нельного типа. При жидкостном охлаждении туннельные картеры иногда отливают вместе с блоком цилиндра и получают блок-картер повышенной жесткости.

Туннельные картеры одноцилиндровых и двухцилиндровых V -образных мотоциклетных и малых стационарных двигателей обычно отливают без съемного поддона, а с разъемом их по пло­скости параллельной оси цилиндров. Туннельные картеры повы­шают жесткость всей конструкции двигателя. Однако осмотр под­шипников кривошипно-шатунного механизма возможен при такой конструкции только через люки, сделанные в боковых стенках кар­тера. Для стационарных двигателей это очень удобно и совсем неприемлемо для автомобильных двигателей, в которых осмотр под­шипников в эксплуатации возможен только снизу при снятом под­доне. Поэтому туннельные неразъемные по горизонтальной оси картеры в автомобильных двигателях не получили распространения.

Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г.

Устройство и принцип работы системы вентиляции картера двигателя

Система вентиляции картера играет одну из основных ролей в процессе газообмена внутри двигателя. Ее неисправности могут привести к поломке турбины, потерям масла через сальники. Для своевременной диагностики и обнаружения признаков неисправности крайне важно понимать принцип работы системы вентилирования картерных газов. Особое внимание уделим устройству клапана PCV (Positive Crankcase Ventilation) и методам его проверки.

Что такое картерные газы?

Картерные газы — это соединение несгоревшей топливовоздушной смеси (далее ТПВС), выхлопных газов и масляной взвеси. Даже в исправном двигателе на такте сжатия через поршневые кольца просачивается часть смеси топлива и воздуха. Уже на такте рабочего хода в картерное пространство поступают выхлопные газы, смешивающиеся с парами моторного масла.

Предназначение системы вентиляции картерных газов (ВКГ)

Вентиляция картера двигателя необходима для постоянного отвода токсичной смеси из несгоревших углеводородов, выхлопных газов и масляного тумана. До ужесточения экологических норм с этой задачей прекрасно справлялся сапун – отрезок шланга, соединяющий блок двигателя и атмосферу.

В современных реалиях вентиляция картера двигателя представляет собой систему закрытого типа. Выхлопные газы подаются во впускной коллектор, где они смешиваются со свежим зарядом и благополучно сгорают в двигателе.

Принцип работы и устройство вентиляции картера двигателя

Именно так выглядит схема вентиляции картера двигателя атмосферного бензинового двигателя. Газы из ГБЦ поступают во впускной тракт по двум патрубкам, один из которых врезается в систему перед дросселем, а второй после заслонки. Такое разделение потоков необходимо по двум причинам:

  1. В режиме холостых оборотов и низких нагрузок дроссельная заслонка открыта на небольшой угол. Количество воздуха, проходящее через фильтр и попадающее в задроссельное пространство минимально, а разряжение больше именно за дросселем. Поэтому избыток картерных газов всасывается во впускной коллектор в задроссельное пространство. Количество газов, проходящее через канал, регулируется односторонним клапаном ВКГ.
  2. В режимы средних и высоких нагрузок дроссельная заслонка открыта на большой угол и не создает препятствия для прохождения воздуха. При этом из-за повышения оборотов возрастает не только потребление двигателем кислорода, но и количество газов, прорывающихся в картер. Поскольку за дросселем и перед ним разряжение будет небольшим, для эффективного отвода картерных газов используются оба канала.

На схеме изображены элементы системы вентиляции картера турбированного двигателя, а также способ попадания газов через поршневые кольца в поддон (№5). Составляющие компоненты:

  1. Маслоотделитель. Препятствует попаданию во впускной коллектор паров масла.
  2. Клапан PCV, дозирующий количество газов.
  3. Интеркулер. Подмешивание горячих выхлопных газов снижает плотность свежего заряда, из-за чего падает мощность двигателя. Охладитель этот негативный фактор нивелирует.
  4. Турбокомпрессор.

Клапан PCV

Высокое разряжение в картерном пространстве не менее опасно для сальников, чем повышенное давление. Чтобы при малом угле открытия ДЗ, а также при резком закрытии дросселя на высоких оборотах в поддоне не создавалось избыточное разряжение, в систему включен клапан ВКГ. Состоит клапан вентиляции картера из подпружиненного плунжера, перемещающегося в гильзе определенного сечения.

В нормальном состоянии, когда двигатель заглушен, возвратные пружины отжимают плунжер, сообщая отрезки канала от коллектора к клапанной крышке. В режиме холостого хода высокое разряжение во впускном коллекторе притягивает плунжер, преодолевая сопротивление пружин. Канал для доступа картерных газов перекрывается. По мере открытия дроссельной заслонки снижается воздействие вакуума на плунжер. Усилием возвратных пружин клапан открывается, сообщая впускной тракт и картерное пространство.

Роль маслоотделителя

Маслоотделитель, нередко именуемый маслопомойкой, предназначен для улавливания крупных и мелкодисперсных частиц масла. Роль его чрезвычайно важна для правильной работы датчика массового расхода воздуха (ДМРВ). Оседая на стенках впускного тракта, масляный туман очень быстро покрывается пылью. Из-за этого нарушается работа чувствительного элемента расходомера. Блок управления двигателем получает неверные показания о количестве воздуха, поступившего во впускной тракт. Поэтому принудительная вентиляция картера современного двигателя может включать в себя маслоотделители сразу нескольких типов.

Лабиринтный маслоуловитель

При движении газов через лабиринт крупные частицы масла под действием инерционных сил выталкиваются к стенкам маслоотделителя. По сепараторным пластинам масло стекает самотеком в поддон. Схожий по принципу работы маслоуловитель, состоящий из набора пластин, устанавливается в клапанной крышке инжекторных двигателей ВАЗ.

Циклический маслоуловитель

Предназначен для улавливания мелкодисперсных частиц масляной взвеси. При прохождении картерных газов по окружности корпуса маслоотделителя капли масла смещаются наружу, оседая на стенках корпуса маслоуловителя.

Маслоотделитель с фильтрующим элементом

Внутри корпуса устанавливается фильтрующая бумага или стекловолоконный наполнитель. Проходя через фильтр, масло задерживается на стенках фильтрующего элемента, после чего стекает в поддон.

Турбулентность потоков выхлопных газов, движущихся через шланг вентиляции картера двигателя, ухудшает равномерность наполнения цилиндров. Поэтому на многих автомобилях дополнительно установлена успокоительная камера. Помимо замедлителя потока газов, камера выступает еще и в роли дополнительного маслоотделителя.

Признаки неправильной работы

  1. Обильные масляные запотевания в местах резиновых уплотнений. Менять прокладку ГБЦ, поддона либо сальники, без устранения причины повышенного давления картерных газов, бессмысленно. Причина может быть как в недостаточной производительности вентиляции картера, так и в критическом износе цилиндропоршневой группы (далее ЦПГ). В последнем случае в поддон просачивается больше картерных газов, нежели может пропустить через себя система вентиляции картера. На автомобилях с синтетическим фильтрующим элементом в первую очередь рекомендуем проверить состояние фильтра.
  2. Чрезмерный расход масла. Повышенное давление в картерном пространстве препятствует эффективной работе маслосъемных колец, из-за чего масло сгорает в цилиндрах.
  3. Плавающие обороты холостого хода. Причина в негерметичности системы. Трещины на шлангах, корпусе клапана PCV, неплотно затянутые хомуты – все эти факторы приводят к подсосу неучтенного воздуха.
  4. Стойкий запах выхлопных газов при движении на небольшой скорости и во время стоянки с заведенным двигателем. Закрытая система вентиляции картера негерметична на отрезке до клапана ВКГ, из-за чего газы прорываются в подкапотное пространство, откуда затягиваются внутрь авто салонным вентилятором.
  5. Большое количество масла во впускном коллекторе, патрубках и даже на воздушном фильтре. Причина в неисправном маслоуловителе.

Последствия неисправной вентиляции картера

Последствия высокого давления в картерном пространстве:

  1. Нарушение резиновых уплотнений коленчатого и распределительного вала. Через выдавленные сальники двигатель будет терять масло. Если вовремя не заметить резкое снижение уровня, масляное голодание может привести к износу трущихся пар, провороту вкладышей.
  2. Поломка турбины. После смазывания и охлаждения деталей турбокомпрессора масло самотеком должно сливаться в поддон. Если в картерном пространстве будет подпор газов (своеобразная пробка), объем моторного масла, прокачиваемого через турбину, резко снизится. Из-за ухудшения теплоотвода масло начнет коксоваться внутри каналов и на раскаленных трущихся парах. Последствие – задиры на вкладышах и валу турбины, что равнозначно глубокой реставрации либо замене картриджа/турбокомпрессора в сборе.
  3. Выдавливание щупа и забрызгивание маслом подкапотного пространства. В некоторых случаях щуп вылетает с такой силой, что оставляет заметную вмятину на капоте. В таком случае только мойкой подкапотного пространства не отделаться.
Видео:Система вентиляции картера

Методы диагностики

Своими руками проще всего проверить клапан PCV. Для этого достаточно подуть в клапан со стороны клапанной крышки. Если напор воздуха с обратной стороны слабый либо он и вовсе не выходит, клапан работает неправильно. Очистка системы вентиляции картера двигателя очистителем карбюратора должна исправить ситуацию. Если же клапан продувается в обе стороны, скорее всего, он заклинил в полуоткрытом состоянии, либо порвалась резиновая мембрана.

Степень загрязнения и общая эффективность работы вентиляции картера измеряется двумя основными путями:

  1. Замеряется давление картерных газов на разных режимах работы двигателя.
  2. Измеряется объем газов, который система может пропустить через себя.

Чтобы не столкнуться с последствиями неисправностей системы ВКГ, стоит периодически менять клапан PCV, фильтрующий элемент, чистить центробежный/лабиринтный маслоуловитель.

Блок цилиндров: как он появился, развивался и зачем вообще нужен

На первый взгляд, поставленный в заголовке вопрос выглядит бессмысленно. Что значит «зачем вообще нужен блок цилиндров»? Он представляется как некая вечная данность, как основа всего и вся. А ведь у первых автомобилей с ДВС никакого блока цилиндров не было! Сейчас, долгими январскими вечерами, самое время вернуться к самым-самым истокам, вспомнить «лихие 30-е» и проследить эволюцию от примитивных конструкций конца XIX века до современных алюсиловых моторов. И убедиться, насколько много общего они имеют.

Г ражданское моторостроение – это очень консервативная отрасль. Все те же коленчатый вал, поршни, цилиндры, клапаны, как и 100 лет назад. Удивительные бесшатунные, аксиальные и другие схемы никак не хотят внедряться, доказывая свою непрактичность. Даже двигатель Ванкеля, большой прорыв шестидесятых, фактически остался в прошлом.

Все современные «новшества», если присмотреться, лишь внедрение гоночных технологий пятидесятилетней давности, приправленное дешевой в производстве электроникой для более точного управления «железяками». Прогресс в строительстве двигателей внутреннего сгорания – скорее в синергии небольших изменений, чем в глобальных прорывах.

И жаловаться-то вроде бы грех. Про надежность и ремонтопригодность в этот раз не будем, а мощость, чистота и экономичность современных двигателей для человека из семидесятых годов показались бы истинным чудом. А если отмотать еще несколько десятилетий?

Сотню лет назад моторы были еще карбюраторные, с зажиганием от магнето, обычно нижнеклапанные или даже с «автоматическим» впускным клапаном… И ни о каких наддувах еще и не думали. А еще старые-старые двигатели не имели детали, которая сейчас является главным его компонентом – блока цилиндров.

До внедрения блока

Первые моторы имели картер, цилиндр (или несколько цилиндров), но блока у них не было. Вы удивитесь, но основа конструкции – картер – частенько был негерметичным, поршни и шатуны были открыты всем ветрам, а смазывались из масленки капельным способом. Да и само слово «картер» сложно применимо к конструкции, сохраняющей взаимное положение коленчатого вала и цилиндра в виде ажурных кронштейнов.

У стационарных двигателей и судовых подобная схема сохраняется и по сей день, а автомобильные ДВС все же нуждались в большей герметичности. Дороги всегда были источником пыли, которая сильно вредит механизмам.

Первопроходцем в области «герметизации» считается компания De Dion-Bouton, которая в 1896 году запустила в серию мотор с цилиндрическим закрытым картером, внутри которого размещался кривошипно-шатунный механизм.

На фото: мотор Де-Дион

Правда, газораспределительный механизм с его кулачками и толкателями размещался еще открыто – это было сделано ради лучшего охлаждения и ремонта. Кстати, к 1900 году эта французская компания оказалась крупнейшим производителем машин и ДВС в мире, выпустив 3 200 моторов и 400 автомобилей, так что конструкция оказала сильное влияние на развитие моторостроения.

…и тут появляется Генри Форд

Первая массовая конструкция с цельным блоком цилиндров до сих пор остается одной из самых массовых машин в истории. Модель Ford T, появившаяся в 1908 году, имела четырехцилиндровый мотор, с чугунной головкой блока, нижними клапанами, чугунными поршнями и блоком цилиндров – опять же из чугуна. Объем мотора был вполне «взрослый» по тем временам, 2,9 литра, а мощность в 20 л. с. еще долго считали вполне достойным показателем.

На фото: двигатель Ford T

Более дорогие и сложные конструкции в те годы щеголяли раздельными цилиндрами и картером, к которому они крепились. Головки цилиндров часто были индивидуальными, и вся конструкция из головки цилиндра и самого цилиндра крепилась к картеру шпильками. После появления тенденции к укрупнению узлов картер часто оставался отдельной деталью, но блоки по два-три цилиндра все еще были съемными.

В чем смысл разделения цилиндров?

Конструкция с отдельными съемными цилиндрами выглядит сейчас несколько необычно, но до Второй мировой войны, несмотря на нововведения Генри Форда, это была одна из наиболее распространенных схем. У авиационных моторов и двигателей воздушного охлаждения она сохранилась и поныне. А у «воздушного оппозитника» Porsche 911 series 993 вплоть до 1998 года никакого блока цилиндров не было. Так зачем же разделять цилиндры?

Цилиндр в виде отдельной детали – штука вообще-то достаточно удобная. Его можно сделать из стали или любого другого подходящего материала, например, бронзы или чугуна. Внутреннюю поверхность можно покрыть слоем хрома или никельсодержащих сплавов, при необходимости сделав ее очень твердой. А снаружи нарастить развитую рубашку для воздушного охлаждения. Механическая обработка сравнительно компактного узла будет точной даже на достаточно простых станках, а при хорошем расчете крепления тепловые деформации будут минимальны. Можно сделать гальваническую обработку поверхности, благо деталь небольшая. Если у такого цилиндра появился износ или другие повреждения, то его можно снять с картера мотора и поставить новый.

Минусов тоже хватает. Помимо более высокой цены и высоких требований к качеству сборки моторов с раздельными цилиндрами серьезным недостатком является низкая жесткость такой конструкции. А значит – повышенные нагрузки и износ поршневой группы. Да и с водяным охлаждением сочетать «принцип раздельности» получается не очень удобно.

Из мейнстрима моторы с раздельными цилиндрами ушли уже очень давно – минусы перевесили. К середине тридцатых годов в автомобилестроении подобные конструкции уже почти не встречались. Разнообразные комбинированные конструкции – например, с блоками из нескольких цилиндров, общим картером и головкой блока – попадались на мелкосерийных люксовых авто с объемными моторами (можно вспомнить подзабытую марку Delage), но к концу 30-х это все вымерло.

Победа цельночугунной конструкции

Привычная нам сегодня конструкция победила благодаря своей простоте и низкой стоимости изготовления. Большая отливка из дешевого и прочного материала после точной механообработки получается все равно дешевле и надежнее, чем отдельные цилиндры и тщательная сборка всей конструкции. А на нижнеклапанных моторах клапаны и распределительный вал располагаются тут же, в блоке, что еще больше упрощает конструкцию.

Рубашка системы охлаждения отливалась в виде полостей в блоке. Для особых случаев можно было применить и отдельные гильзы цилиндров, но мотор на Ford T таких изысков не имел. Чугунные поршни со стальными компрессионными кольцами работали прямо по чугунному цилиндру. И кстати, маслосъемное кольцо в привычном нам виде там отсутствовало, его роль выполняло нижнее третье компрессионное, расположенное ниже поршневого пальца.

На фото: Ford Model T

Такая «цельночугуниевая» конструкция доказала свою надежность и технологичность за много лет производства. И была перенята у Форда такими массовыми производителями, как GM, на долгие последующие годы.

Правда, отливка блоков с большим числом цилиндров оказалась технологически сложной задачей, и многие моторы имели по два-три полублока с несколькими цилиндрами в каждом. Так, рядные «шестерки» тридцатых годов иногда имели два трехцилиндровых полублока, а уж рядные «восьмерки» и подавно изготавливали по такой схеме. Например, мощнейший мотор Duesenberg Model J был изготовлен именно так: два полублока были накрыты единой головкой.

На фото: двигатель Duesenberg J

Впрочем, к началу сороковых годов прогресс позволил создавать и цельные блоки такой длины. Например, блок Chevrolet Straight-8 «Flathead» был уже цельным, что снижало нагрузку на коленчатый вал.

Чугунные гильзы в чугунном же блоке тоже были достаточно удачным решением. Высокопрочный легированный химически стойкий чугун стоил дороже обычного, и отливать из него весь большой блок не имело смысла. А вот сравнительно небольшая «мокрая» или «сухая» гильза оказалась хорошим вариантом.

Освоенная в довоенные еще годы принципиальная конструкция моторов не меняется много десятилетий подряд. Блоки цилиндров многих современных моторов отлиты из серого чугуна, иногда со вставками из высокопрочного в зоне верхней мертвой точки. Например, чугунный блок имеет вполне современный Renault Kaptur с мотором F4R, об обслуживании которого мы писали на днях. Чугун хорош, в частности, тем, что блок из него легко поддается капремонту расточкой цилиндров большего диаметра. Если, конечно, производитель выпускает поршни «ремонтного» размера.

На фото: двигатель F4R

Правда, с годами блоки становятся все более «ажурными» и менее массивными. По ранним блокам цифры найти сложно, но давайте возьмем два семейства моторов с разницей чуть более чем в 10 лет. У блока серии GM Gen II середины 90-х толщина стенки моторов колебалась от 5 до 9 мм. У современного VW EA888 конца 2000-х – уже от 3 до 5. Но мы явно забегаем вперед…

Делаем блок легче

Утончение стенок, чем вовсю занимаются конструкторы в последние годы – это, как вы понимаете, не единственный способ снизить вес блока. В 20-30-е годы о экономии массы и топлива думали существенно меньше, чем сейчас, но первые попытки облегчения делались. И уже тогда додумались использовать алюминий.

На гоночных и спортивных машинах той эпохи можно было встретить симбиоз из алюминиевого картера и головки блока с чугунной отливкой блоков цилиндров. Затем прогресс в металлообработке позволил создать более удобный вариант подобного симбиоза. Блок цилиндров оставался цельным, но отливался из алюминия, что снижало его массу в три-четыре раза, в том числе и за счет лучших литьевых качеств металла. Сами же цилиндры изготавливали в виде чугунных гильз, которые запрессовывали в блок.

Гильзы делились на «сухие» и «мокрые», разница в общем-то понятна из названия. В блоках с сухой гильзой она вставлялась в алюминиевый цилиндр (или вокруг нее отливался блок) с натягом, а «мокрая» гильза просто закреплялась в блоке нижним концом, а при установке ГБЦ полость вокруг превращалась в рубашку охлаждения. Второй вариант оказался перспективнее на тот момент, поскольку упрощал отливку и снижал массу деталей. Но в дальнейшем рост требований к жесткости конструкции, а также сложность сборки подобных двигателей оставили эту технологию «за бортом» прогресса.

Сухие же гильзы в алюминиевом блоке – это и сейчас самый распространенный вариант изготовления детали. И один из самых удачных, ведь чугунная гильза изготавливается из высококачественного легированного чугуна, алюминиевый блок жесткий и легкий. К тому же теоретически эта конструкция еще и ремонтопригодна, как и чугунные блоки. Ведь изношенную гильзу можно «вынуть» и запрессовать новую.

Что дальше?

Единственная принципиально новая технология последних лет – это еще более легкие блоки с напылением сверхпрочного и сверхтонкого слоя на внутреннюю поверхность цилиндров. Подробно о плюсах и минусах, и даже о способах капремонта подобных конструкций я уже писал – повторяться смысла нет. Концептуально мы имеем все тот же ДВС образца 30-х годов. И есть все основания полагать, что до конца «эры внутреннего сгорания», когда доведут до ума электромобили, моторы на жидких углеводородах останутся примерно такими же.

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Двигатель асинхронный аир56в2у3 схема подключения
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector