Из какого металла сделан двигатель автомобиля?

Блок цилиндров двигателя — место где бешено крутится коленвал

Блок цилиндров двигателя – самая большая массивная деталь корпуса ДВС. Условно его можно считать корпусом.

Он – опора для подвижных узлов кривошипно-шатунного механизма. В нем располагаются цилиндры, к нему крепятся навесные агрегаты, например, стартер, генератор и т. п.

В этой статье мы расскажем историю создания блока цилиндров, из каких материалов он изготавливается и из каких деталей состоит.

История создания

Первый рядный блок цилиндров двигателя придумал немецкий изобретатель Николаус Август Отто, именно он в 1876 году разработал очень эффективный для того времени бензиновый двигатель. V-образный вариант в 1889 году сконструировал Готлиб Даймлер, когда принимал участие в создании усовершенствованного двухцилиндрового двигателя.

После этих событий деталь прошла длинный путь эволюции и стала такой, какая она есть в большинстве современных моторов.

Из чего сделан блок цилиндров двигателя

Самый распространенный материал, который используется при производстве ‒ чугун. Это традиционный вариант.

На втором месте алюминий. Вернее его различные сплавы. Ну и еще достаточно экзотический материал – магниевый сплав. Теперь обо всех трех вариантах – более подробно.

Чугун

Это – традиционный материал, из него на протяжении многих десятилетий изготавливали эту деталь.

Чугун использовали с добавками: никелем, хромом. Среди положительных качеств чугунного изделия можно выделить: меньшую чувствительность к перегреву, жесткость, которая очень важна при форсировке двигателя.

Устройство, в основном, работает при частой смене температурного режима, поэтому изделия из чугуна в приоритете. Главный недостаток – значительный вес, который ухудшает динамику легкового авто.

Алюминий

Обладает такими положительными свойствами, как оптимальное охлаждение двигателя и незначительный вес. Он находится на втором месте по количеству выпускаемых блоков цилиндров. Особенность конструкции из алюминия – установка гильз.

Сегодня для выполнения этой операции, в основном, применяют две технологии Locasil и Nicasil.

В первом случае запрессовываются гильзы из алюминий-кремниевого сплава во втором – наносится никелевое покрытие.

Вторая технология имеет существенный недостаток – если, к примеру, прогорает поршень, обрывается шатун или выходит из строя никелевое покрытие, то изделие отремонтировать не получится.

Также никосиловая технология не предусматривает расточку, приходится менять весь узел в сборе. Понятно, что в таком случае владельцу автомобиля приходится раскошелится на солидную сумму.

Магниевый сплав

Блок цилиндров двигателя из него твердый как чугунный, и легкий, как алюминиевый. Правда стоит такое изделие дорого, и по этой причине в условиях конвейерного производства не используется, хотя соединяет в себе лучшие качества чугуна и алюминия.

Как видите, у каждого из упомянутых материалов есть определенные плюсы и минусы, но утверждать, что какой-то из них лучше, было бы некорректно.

Обзор основных деталей

Цилиндр двигателя

Основная деталь цилиндра двигателя – гильза.

Существуют гильзы двух типов:

  • впрессованные гильзы, (в алюминиевом блоке);
  • съёмные гильзы – они бывают «мокрыми» и «сухими».

Головка блока цилиндров двигателя – ГБЦ

Она закреплена сверху конструкции направляющими шпильками и болтами крепления ГБЦ. Очень важная деталь – прокладка блока, она расположена между ГБЦ и самим блоком. Изготавливают ее из асбестометалла, металла, а может быть безасбестовой.

Головка блока цилиндров двигателя состоит из: камеры сгорания, мест крепления ГРМ, рубашки охлаждения, каналов для смазки, резьбовых отверстий свечей (форсунок), отверстий впускных и выпускных каналов.

Отдельно стоит упомянуть технологию крепления ГБЦ. Для этого используются специальные болты крепления, а сама операция выполняется согласно инструкциям производителя.

В частности затягивать головку нужно динамометрическим ключом с соблюдением момента затяжки и пользуясь схемой затяжки болтов.

Картер двигателя

Картер считается частью блока, и крепится к нему снизу. Закрывается поддоном. То есть, картер – можно назвать корпусом кривошипно-шатунного механизма.

В корпусе блока цилиндров также есть отверстия и каналы для смазки и охлаждения. Сливная пробка нужна, чтобы осуществить слив охлаждающей жидкости.

Моторное масло, сливается после извлечения пробки в поддоне картера. Предусмотрено место для привода распределительного вала.

Спереди оно закрыто крышкой блока цилиндров. Внизу размещены опоры коренных подшипников коленчатого вала.

Теперь, когда вы сами познакомились с конструкцией блока цилиндров двигателя, поделитесь новыми знаниями с друзьями в соц.сетях. Пусть тоже подпишутся на наш блог, и знакомятся с увлекательным миром автотехники.

Рекомендует еще посмотреть статейки про Шатун, Поршень и Коленчатый вал. Интересно.

Из какого материала сделан блок двигателя

Устройство блока цилиндров

Блок цилиндров или шорт-блок — это основная часть двигателя. Остальные элементы так или иначе связаны с ним. В верхней части БЦ расположены колодцы цилиндрической формы. Вокруг них расположены полости для охлаждающей жидкости (рубашка охлаждения). В нижней части — картере, находится коленчатый вал, к которому прикреплены шатуны и поршни. Таким образом блок — это место расположение всего кривошипно-шатунного механизма. В нем также есть каналы для системы смазки.

БЦ изготавливается как единое целое методом литья. В качестве основного материала изготовления используются чугун или алюминиевые сплавы. Блок цилиндров из алюминиевых сплавов намного легче, но проигрывает в прочности и цене. Чугун дешевле и прочнее.

Алюминиевые блоки цилиндров: сплавы

Блок цилиндров является частью двигателя внутреннего сгорания, которая расположена между головкой цилиндров и картером. Он является опорной конструкцией для всего двигателя. Все части двигателя крепятся на блоке цилиндров или в нем самом, и он обеспечивает их соосность.

Рисунок – Алюминиевый блок цилиндров двигателя

Еще не так давно в двигателях большинства автомобилей, кроме спортивных, применяли монолитные чугунные блоки цилиндров.

От чугунного к алюминиевому блоку цилиндров

Алюминий, как конструкционный материал, конечно, менее прочный, чем чугун. Поэтому долго считалось, что алюминиевый блок цилиндров должен быть намного толще, чем чугунный. Однако оказалось, что хорошо сконструированный алюминиевый блок цилиндров может быть намного легче и почти таким же прочным как чугунный блок.

Обычно применение литейных алюминиевых сплавов вместо применяемого ранее серого чугуна дает снижение блока цилиндров на 40-55 %.

Несмотря на более высокую стоимость алюминиевых сплавов, по сравнению с серым чугуном, постоянное стремление к снижению потребления топлива приводит к постоянному росту доли алюминиевых блоков цилиндров.

Применение алюминиевых блоков цилиндров началось с бензиновых двигателей в конце 1970-х годов. Замена серого чугуна в дизельных двигателей тормозилась до середины 1990-х годов. К 2005 году доля на рынке алюминиевых блоков цилиндров двигателя достигла 50 %. В настоящее время блоки цилиндров практически всех бензиновых двигателей изготавливают из алюминиевых сплавов. Применение алюминиевых сплавов в дизельных двигателях также неуклонно растет.

Теплопроводность

Материал современные алюминиевые блоки цилиндров испытывает температуры до 150-200 °C. Высокая теплопроводность литейных алюминиевых сплавов (в три раза больше, чем у серого чугуна) обеспечивает эффективную передачу в систему охлаждения двигателя.

Прочность при повышенных температурах

Требуется сохранение заданной прочности при температурах до 200 °C. Самые большие напряжения возникают в местах болтовых соединений с головкой блока цилиндров. Материал должен выдерживать нагрузки от вращения коленчатого вала и термического расширения блока цилиндров.

Прочность и твердость при комнатной температуре

Материал алюминиевого сплава при комнатной температуре должен обладать достаточной прочностью и твердостью, чтобы обеспечивать ему хорошую обработку резанием и высокое качество сборки.

Усталостная прочность

При работе двигателя блок цилиндров подвергается циклическим растягивающим напряжениям в широком интервале температуры. Этот интервал начинается с отрицательных температур зимой и заканчивается повышенными температурами около 150-200 ºС. Поэтому наиболее важной характеристикой материала блока цилиндров является усталостная прочность.

Известно, что свойства материала любой металлической отливки – и чугунной, и алюминиевой – зависят не только от химического состава материала и его термической обработки, но также от метода разливки, а также от того места отливки, из которого вырезается испытательный образец.

Хонингование цилиндров

Рабочие цилиндры могут изготавливаться непосредственно как часть блока или могут использоваться гильзы. На поверхность цилиндров нанесен специальный никелькремниевый сплав — никасил. Это очень прочный материал, защищающий поршневые кольца от трения. Поверхность отполирована до зеркала, чтобы минимизировать трение при ограниченном количестве масла.

Хонингование используется для улучшения смазки внутренней поверхности цилиндров. Хон наносится специальным инструментом с головкой и абразивными камнями. В результате на поверхности образуется выгравированная сетка. Масло лучше удерживается в ее канавках. На внутренних стенках с хоном образуется масляная пленка, в результате чего значительно снижается трение и увеличивается ресурс деталей. Повторное хонингование обычно проводится во время расточки двигателя или замены гильз.

Читайте также  Что дает чип тюнинг двигателя?

Виды гильз и их особенности

Гильзы используются в блоках из алюминиевых сплавов, так как алюминий менее устойчив к нагрузкам и суровым температурным условиям, в отличие от чугуна. Они бывают съемными и несъемными. Последние осуществляются методом запрессовки в блок. Кроме того, гильзы бывают «мокрые» и «сухие». «Мокрый» — это термин для гильз, которые непосредственно контактируют своими стенками с охлаждающей жидкостью в рубашке охлаждения блока. Таким образом достигается лучшее охлаждение. «Мокрые» гильзы легко заменить. Их часто используют в сельскохозяйственной технике, тракторах и другой специальной технике.

«Сухие» гильзы, как правило, не снимаются и запрессовываются в корпус цилиндра, что гарантирует целостность и жесткость всего блока. Но «сухие» гильзы отводят тепло хуже, чем «мокрые».

Расточка и установка гильз в блок цилиндров

При появлении дефектов и износа стенок применяется расточка цилиндров. Металл определенной толщины удаляется со стенок, а затем устанавливаются другие ремонтные поршни и кольца под новый размер. Количество расточек ограничено, поскольку объем постепенно увеличивается, а запас прочности уменьшается.

После максимального количества расточек используют гильзовку. Это сложный процесс, который можно осуществить только на специальном оборудовании. «Мокрые» гильзы намного легче заменить даже в полевых условиях. Если устанавливаются «сухие» гильзы или монолитный чугунный блок, то он растачивается под новые гильзы, которые запрессовываются с высокой точностью. Сам блок нагревается до 150-200 градусов, а гильза охлаждается. Это обеспечивает наиболее плотную и точную посадку.

Материалы блока цилиндров

Издавна блок цилиндров изготавливался из чугуна. Это довольно прочный и жесткий материал, неподверженный перегреву. Эти качества и были нужны автопроизводителям, ведь двигатель может набирать довольно высокую температуру при своей работе. Чугун обычно применялся с примесями никеля и хрома. Последние два материала придают большую долговечность конструкции. Конечно, главным минусом чугуна является его масса, автомобили теряли в маневренности и скорости.

Поэтому блоки цилиндров стали изготавливать из алюминия. Данный металл гораздо лечге чугуна, а также имеет меньшую теплопроводность. Естественно алюминий не является идеальным решением, ведь главной проблемой является подбор материала для исполнения блока.

Существует и третий вариант – магниевый сплав. Конечно, магний гораздо легче алюминия и чугуна, а также обладает жесткостью и твердостью последнего. Однако, установка подобного блока дороже, следовательно, для широкого пользования не подходит. Магниевые блоки ставятся при тюнинге двигателя с целью обеспечить максимальный разгон и маневренность. Главным образом такие конструкции используются на гоночных авто.

Алюминиевые блоки в данный момент изготавливают посредством двух технологий: Locasil и Nicasil. Первая включает в себя запрессовку гильз из сплава кремния и алюминия, а вторая покрытие алюминиевой поверхности блока никелем. Конечно, последняя технология имеет большой недостаток, ведь при обрыве шатуна или прогаре одного из поршней никелевое покрытие уже не функционирует должны образом, а сам блок цилиндров нельзя отремонтировать. В этом случае выигрывает чугунный двигатель, который можно расточить и подвергнуть гильзованию с помощью ремонтного комплекта.

Конструкция ГБЦ

Головка блока цилиндров устанавливается сверху блока и фактически является крышкой, закрывающей его. Для изготовления головки блока цилиндров в основном используются алюминиевые сплавы. Головка крепится к блоку шпильками или болтами, которые затягиваются динамометрическим ключом в строгой последовательности, как указано в руководстве по ремонту конкретного автомобиля.

Камеры сгорания образованы плотной посадкой ГБЦ на БЦ. Чтобы выхлопные газы не попадали между головкой блока цилиндров и блоком цилиндров, устанавливается прокладка. Она основана на асбестографитовой основе и способена выдерживать рабочие температуры и давление. Головка блока цилиндров состоит из следующих элементов:

  • корпус с камерами сгорания, патрубками, масляными каналами и каналами системы охлаждения;
  • газораспределительный механизм (впускные и выпускные клапаны, коромысла и толкатели);
  • распредвалы с приводом от коленчатого вала;
  • отверстий для свечей зажигания;
  • впускные и выпускные коллекторы для подачи воздуха и отвода отработанных газов;
  • прокладка ГБЦ.

В современных двигателях ГРМ клапаны и распределительный вал расположены в головке блока. Но раньше были двигатели с нижним распредвалом. Двигатели V-образные имеют отдельную головку блока цилиндров для каждого ряда цилиндров.

В передней части головки блока цилиндров размещается цепь или ремень привода механизма газораспределения. Впускной и выпускной коллекторы установлены с обеих сторон на фланце. Также рядом установлены патрубки для подачи теплоносителя.

Чугунный блок или хотя бы гильзы: на каких современных автомобилях они еще есть?

«Недавно узнал, что в Toyota Camry 2017 г.в. устанавливается бензиновый двигатель объемом 2,5 л (код 2AR-FE) с алюминиевым блоком цилиндров и чугунными гильзами. Я думал, что уже практически не выпускаются двигатели с чугунным блоком цилиндров или хотя бы с чугунными гильзами. Хотелось бы узнать, какие еще современные производители автомобилей применяют аналогичные двигатели, на каких моделях они устанавливаются».

Не так давно мы уже отвечали на вопрос о «чугунных» моторах, правда, в сегменте «бюджетников». И тогда упоминали, например, двигатели Renault: 8-клапанный К7М и 16-клапанный К4М объемом 1,6 л имеют чугунный блок. Да, им сто лет в обед, они остались в производстве лишь ради бюджетных моделей (прежде всего «логановского» семейства) только на рынках развивающихся стран. Ведь европейские Dacia Logan & Co уже вовсю оснащаются турбированными движками 0.9T. Да и в нашем регионе 16-клапанник уступает место более современному «ниссановскому» HR16DE с алюминиевым блоком, производство которого налажено в Тольятти. Но 8-клапанный К7М пока в строю. Это же относится и к 2,0-литровому F4R, который устанавливают на Duster и Kaptur.

Чугунный блок имеют и двигатели ВАЗ. И не только выпускаемые уже не первый год 8- и 16-клапанные (ВАЗ-21116 и ВАЗ-21126 соответственно) версии объемом 1,6 л, которыми оснащаются современные модели Lada. На базе последнего мотора построен и новый ВАЗ-21179 объемом 1,8 л и мощностью 122 л.с., который сейчас устанавливается на Vesta и XRay. Двигатель имеет другие поршни, коленвал, усовершенствованную систему охлаждения, а также оснащен системой изменения фаз газораспределения на впуске, но блок по-прежнему чугунный.

Положим, ВАЗ занимается дальнейшим развитием старых конструкций, а можно ли увидеть чугун в современных моторах? Да! И пример тому — знаменитый Ford EcoBoost объемом 1,0 л, предназначенный для моделей Fiesta, Focus, B-MAX, C-MAX, Mondeo и т.д. Его трехцилиндровый блок отлит не из алюминия, а из чугуна, что позволило снизить необходимое для прогрева количество энергии на 50% и сократить расход топлива. Это официальная версия, а злые языки утверждают, что сделано это еще и для повышения жесткости блока.

При этом двигатель имеет сложную конструкцию, включающую целый ряд интересных технических решений. Так, для оптимизации температурного режима используется разделенная система охлаждения с двумя термостатами. Выпускной коллектор, интегрированный в головку блока цилиндров, снижает температуру выхлопных газов, оптимизируя работу двигателя в широком диапазоне оборотов. Чтобы снизить вибронагруженность трехцилиндрового мотора, применена новая схема балансировки, а низкофрикционный зубчатый ремень в масляном тумане с динамическим натяжителем призван сделать работу двигателя очень тихой. Для обеспечения «незамедлительной» тяги уже с низких оборотов используются малоинерционная турбина Continental и система независимого изменения фаз впуска и выпуска, также применен непосредственный впрыск топлива. Несмотря на всю «навороченность» и довольно высокую степень форсировки, двигатель оказался достаточно надежным и ресурсным.

Opel также имеет современный двигатель с чугунным блоком цилиндров. Это 1.6 SIDI (A16XHT/A16SHT), увидевший свет в 2013 году. Его можно встретить на моделях Astra и Insignia в версиях мощностью 170 и 200 л.с. Двигатель оснащен турбиной Garrett, непосредственным впрыском топлива, балансирными валами, системой изменения фаз газораспределения и цепным приводом ГРМ. К слову, чугунный блок имеют и более «возрастные» атмосферные моторы 1.6 (Z16XER/A16XER) и 1.8 (Z18XER/A18XER), которые до недавнего времени ставились практически на весь легковой модельный ряд Opel.

Современные двигатели VW, как правило, изготовлены по схеме «алюминиевый блок + чугунные гильзы». Пример — представители семейства ЕА211 (1.0 TSI, 1.2 TSI, 1.4 TSI, 1.6 MPI), знакомые по моделям VW Polo, Golf, Tiguan и Passat, Skoda Rapid, Octavia и т.д. Хотя их предшественники серии ЕА111 имели чугунный блок. А вот двигатели семейства EA888 (1.8 TSI/TFSI и 2.0 TSI/TFSI) его сохранили. Эти моторы можно увидеть под капотом VW Passat, Tiguan, Audi A4, Skoda Octavia, Superb, Kodiaq и т.д.

Читайте также  Какое промывочное масло лучше для бензинового двигателя?

Относительно современными можно назвать нынешние двигатели Subaru: семейство FB было представлено в 2010 году. С учетом того, что предшествующее семейство EJ продержалось в производстве более 20 лет, можно предположить, что нынешние японские «оппозиты» задержатся в модельном ряду Subaru надолго. Как и у предшественников, блок цилиндров отлит из алюминия, но гильзы чугунные.

Само собой, мы рассказали не обо всех производителях и модификациях двигателей с чугунным блоком или гильзами. Но и приведенные примеры наглядно демонстрируют, что полностью от тяжелого металла инженеры не спешат отказываться даже в случае с очень «продвинутыми» моторами. С точки зрения ресурса самого «железа» это, безусловно, неплохо. Но еще раз пройдитесь по списку указанных моторов: к числу беспроблемных многие из них не относятся, так как серьезных проблем с надежностью достаточно по другим узлам и системам.

Алюминиевые блоки цилиндров: сплавы

Блок цилиндров – основа двигателя

Блок цилиндров является частью двигателя внутреннего сгорания, которая расположена между головкой цилиндров и картером. Он является опорной конструкцией для всего двигателя. Все части двигателя крепятся на блоке цилиндров или в нем самом, и он обеспечивает их соосность.

Рисунок – Алюминиевый блок цилиндров двигателя

Еще не так давно в двигателях большинства автомобилей, кроме спортивных, применяли монолитные чугунные блоки цилиндров.

От чугунного к алюминиевому блоку цилиндров

Алюминий, как конструкционный материал, конечно, менее прочный, чем чугун. Поэтому долго считалось, что алюминиевый блок цилиндров должен быть намного толще, чем чугунный. Однако оказалось, что хорошо сконструированный алюминиевый блок цилиндров может быть намного легче и почти таким же прочным как чугунный блок. Обычно применение литейных алюминиевых сплавов вместо применяемого ранее серого чугуна дает снижение блока цилиндров на 40-55 %. Несмотря на более высокую стоимость алюминиевых сплавов, по сравнению с серым чугуном, постоянное стремление к снижению потребления топлива приводит к постоянному росту доли алюминиевых блоков цилиндров.

Применение алюминиевых блоков цилиндров началось с бензиновых двигателей в конце 1970-х годов. Замена серого чугуна в дизельных двигателей тормозилась до середины 1990-х годов. К 2005 году доля на рынке алюминиевых блоков цилиндров двигателя достигла 50 %. В настоящее время блоки цилиндров практически всех бензиновых двигателей изготавливают из алюминиевых сплавов. Применение алюминиевых сплавов в дизельных двигателях также неуклонно растет.

Требования к алюминиевым блокам цилиндров

Теплопроводность

Материал современные алюминиевые блоки цилиндров испытывает температуры до 150-200 °C. Высокая теплопроводность литейных алюминиевых сплавов (в три раза больше, чем у серого чугуна) обеспечивает эффективную передачу в систему охлаждения двигателя.

Прочность при повышенных температурах

Требуется сохранение заданной прочности при температурах до 200 °C. Самые большие напряжения возникают в местах болтовых соединений с головкой блока цилиндров. Материал должен выдерживать нагрузки от вращения коленчатого вала и термического расширения блока цилиндров.

Прочность и твердость при комнатной температуре

Материал алюминиевого сплава при комнатной температуре должен обладать достаточной прочностью и твердостью, чтобы обеспечивать ему хорошую обработку резанием и высокое качество сборки.

Усталостная прочность

При работе двигателя блок цилиндров подвергается циклическим растягивающим напряжениям в широком интервале температуры. Этот интервал начинается с отрицательных температур зимой и заканчивается повышенными температурами около 150-200 ºС. Поэтому наиболее важной характеристикой материала блока цилиндров является усталостная прочность.

Известно, что свойства материала любой металлической отливки – и чугунной, и алюминиевой – зависят не только от химического состава материала и его термической обработки, но также от метода разливки, а также от того места отливки, из которого вырезается испытательный образец.

Выбор алюминиевого литейного сплава

Выбор алюминиевого литейного сплава для блока цилиндров требует учета различных факторов. Алюминиевые литейные сплавы, которые применяют в производстве таких сложных литых изделий как блоки цилиндров, должны соответствовать целой комбинации технических требований. Эти требования включают:

  • низкую стоимость;
  • хорошие литейные свойства;
  • хорошую обрабатываемость резанием;
  • достаточно высокая прочность при повышенных температурах.

Прочность

Уровень прочности сплава определяет, например, минимально допустимую толщину стенки. Поэтому выбор алюминиевого литейного сплава должен производиться уже на первом этапе проектирования блока цилиндров двигателя. Обычно выбор алюминиевого сплава является компромиссом. Высокопрочные литейные сплавы могли бы быть предпочтительным выбором, но часто у них могут быть такие недостатки, как высокая стоимость, низкие литейные свойства и недостаточная прочность при повышенных температурах.

Из соображений цены и по техническим причинам почти все автомобильные алюминиевые блоки цилиндров делают из сплавов, которые основаны на применении вторичного алюминия – алюминиевых сплавов, который получают из алюминиевого лома. Это, например, сплавы EN AC-46200 (AlSi8Cu3) и EN AC-45000 (AlSi6Cu4). При повышенных требованиях к вязкости материала применяют сплавы с более жесткими требованиями по примесям и загрязнениям, которые уже близки к требованиям для сплавов из первичного алюминия.

Литейные свойства

Литейные свойства алюминиевых сплавов обычно повышаются с повышением содержанием в них кремния. С другой стороны, добавки медь, которые нужны для повышения прочности при высокой температуре, оказывают отрицательное влияние на литейные свойства алюминиевых сплавов, в первую очередь, на текучесть сплава при заполнении литейной формы. Кроме того, когда применяется метод литья под высоким давлением, то применяют сплавы с некоторым содержанием железа, а также марганца, чтобы предотвратить налипание жидкого алюминия к стальной литейной форме. Однако повышенное содержание железа снижает прочностные свойства алюминиевой отливки.

Иногда наиболее важными при выборе литейного сплава являются не цена и литейные свойства, а некоторые другие его свойства, например, износостойкость.

Химический состав и термическая обработка

Литейные алюминиевые сплавы, которые применяют для изготовления блоков цилиндров автомобилей, обычно включают сплавы 46200 и 45000 по Европейскому стандарту EN 1706 (громоздкая приставка “EN AC-“ опущена). Химические «формулы» этих сплавов имеет соответственно вид AlSi8Cu3 и AlSi6Cu4. Их американскими аналогами – более известными – являются сплавы А380.2 и А319. Эти доэвтектические алюминиево-кремниевые сплавы обычно производят из вторичного алюминия. Из них отливают автомобильные блоки цилиндров различными методами гравитационного литья.

Таблица – Химический состав и состояния
алюминиевых литейных сплавов для блоков цилиндров

Относительно высокое содержание меди позволяет этим сплавам сохранять свою прочность при повышенных температурах и, кроме того, обеспечивает им хорошую обрабатываемость резанием. Обычно для этих сплавов – 46200 и 45000 (А380.2 и А319) – применяют состояния F (литое состояние), Т4 (закалка и естественное старение) и Т5 (неполная закалка и искусственное старение). Для отливок из этих сплавов может также применяться и состояние Т6, но для многих изделий из этих сплавов достаточно стабилизирующего состояния Т5.

Почти все блоки цилиндров, которые отливают методом литья под высоким давлением, изготавливают из сплава 46000 (AlSi9Cu3(Fe)). Обычно этот сплав не требует термической обработки, кроме умеренного отпуска для снижения остаточных напряжений.

Блоки цилиндров из алюминиевых сплавов 42100 (AlSi7Mg0,3) и 42000 (AlSi7Mg) получают высокую прочность и удлинение при комнатной температуре, когда подвергаются термической обработке на состояние Т6. В этом случае необходимо внимательно контролировать остаточные напряжения, которые возникают при закалке отливки для достижения состояния Т6. Более высокое сопротивление растрескиванию этих сплавов дают им возможность противостоять термическим усталостным нагрузкам. Это происходит за счет определенного ухудшения обрабатываемости резанием и повышения стоимости из-за дополнительных расходов на термическую обработку на состояния Т6 или Т7. Выполнение требования по пониженному содержанию примесей, таких как железо, марганец, медь и никель, также требует дополнительных расходов по сравнению со вторичными сплавами, которые упоминались выше.

Блоки цилиндров из заэвтектоидных алюминиево-кремниевых сплавов (AlSi17CuMg) обычно отливают методом литья при низком давлении с последующей термической обработкой на состояние Т6. Этот сплав также более дорогой, чем стандартные литейные сплавы из вторичного алюминия.

Втулки алюминиевых блоков цилиндров

Алюминиевые литейные сплавы, которые обычно применяют для изготовления блоков цилиндров, недостаточно твердые и износостойкие, чтобы непосредственно работала в паре скольжения с поршнями двигателей. Для этой цели подходят только заэвтектоидные алюминиевые сплавы типа AlSi17CuMg.

Поэтому в алюминиевых блоках цилиндров широко применяют чугунные втулки. Наиболее широко применяется метод установки чугунных втулок, при котором их вставляют в литейную форму блока цилиндра перед ее заливкой. Кроме того, чугунные втулки устанавливают также методом горячей запрессовки. Для создания прочной и износостойкой поверхности скольжения блока цилиндров применяют также различные методы напыления – термические, плазменные, электродуговые и другие.

Читайте также  Лада приора какое масло лить в двигатель?

Source: European Aluminium Association, 2011

Вечный спор — чугун или алюминий? Какой двигатель лучше?

Многие из вас даже не догадываются из чего изготовлен блок цилиндров вашего авто, и еще больше не в курсе, что такое блок цилиндров. Здесь нет ничего постыдного, данная информация, как правило, не афишируется производителем как, например, количество подушек безопасности или набор опций, повышающих уровень комфорта в авто.

Информация о блоке цилиндров известна лишь тем, кто этим интересуется, а это происходит в двух случаях: либо вы подыскиваете себе новый автомобиль, либо у вас проблемы с мотором. Есть еще третий вариант — у вас проблемы с мотором, и вы подыскивает себе автомобиль 🙂

В данной статье хочу поговорить о том, какой все-таки двигатель лучше: с алюминиевым блоком или чугунным, какие плюсы и минусы есть у этих блоков и чем они отличаются друг от друга.

Вопрос какой двигатель лучше – алюминиевый или чугунный, появился не так давно, раньше все было намного проще, все блоки были чугунные и выбирать приходилось исключительно объем двигателя и наличие или отсутствие турбины. А что вообще такое этот блок цилиндров и почему ему столько внимания?

Блок цилиндров это, по сути, и есть двигатель, это «тело» мотора, в котором располагаются поршни, на который устанавливается навесное оборудование и т. д. Грубо говоря, блок цилиндров — это костяк, на котором все держится. Не так давно, все блоки изготавливались из чугуна, металл прочный и стойкий к износу, поэтому чугунные «движки» были очень надежными и служили, а многие служат и по сей день. Моторы тех поколений не зря называли «миллионниками», так как они могли служить правдой и верой на протяжении миллиона километров. Сегодняшние моторы не могут похвастаться такой надежностью и заслужили другое название — «одноразовые», а также «неремонтопригодные» и, в большей степени, это связано с тем, что блоки стали отливать из алюминия.

Но зачем — возникает логичный вопрос, если все так было хорошо? Ответ, как и большинство современных технологий связан с экологическими нормами. Все, или почти все в современном автомобилестроении, «зациклено» на снижении загрязнения окружающей среды, большинство технологий возникает именно с этой целью. Не стал исключением и чугунный блок, который попал под раздачу из-за большого веса, который в свою очередь влиял на расход топлива, который, как вы знаете, тесно связан с загрязнением и высокими ценами на это топливо. В общем все очень сложно, какой-то замкнутый круг получается.

Второй аргумент, по которому производители стали отказываться от чугуна — это производство самих блоков. Алюминий — металл более удобный с производственной точки зрения, изготовление, а точнее отливка происходит быстрее, материал более плавкий и не требует таких высоких температур как чугун. А значит на лицо еще одна выгода, а также экономия времени и электроэнергии.

Третья причина — это так называемый всемирный заговор автопроизводителей. Бытует устойчивое мнение о том, что «ломучесть» современных авто — это не случайность. Надежные авто канули в лету и стали не более чем воспоминанием и все по довольно простой причине. Надежные авто не выгодны для самих автопроизводителей. Они работают, не ломаются и служат десятилетиями. В это время сами автопроизводители несут многомиллионные убытки, так как новые авто некому продавать, а запчасти, на которых производитель зарабатывает, продавать некому, потому, что ничего не ломается. Улавливаете суть? Так вот, «двигатели-миллионники» — не выгодны, поскольку не позволяют автогигантам продолжать зарабатывать на вас. Но опять же это лишь мнение, которое не обязательно является правдой, данная гипотеза не нова и принадлежит не мне. Приверженцы данной теории утверждают, что ненадежные алюминиевые моторы ходят недолго и умирают уже после 150-200 тыс. км. пробега, после чего неремонтопригодный мотор меняется целиком на новый.

Неужели все так плохо с этими алюминиевыми моторами? Может есть позитивные моменты? Безусловно, есть!

Преимущества алюминиевых двигателей

  • Гораздо меньший вес по сравнению с чугунными аналогами. Это в свою очередь сказывается на общем весе авто и расходе топлива.
  • Снижение веса также приводит к улучшению динамических показателей, а также позитивно сказывается на управляемости авто.
  • Гораздо лучшая теплопроводность. Алюминиевые двигатели лучше и быстрее нагреваются, а также охлаждаются. Здесь также можно проследить экономию топлива и снижение вредных выбросов в атмосферу.
  • Алюминиевые блоки не боятся коррозии. Здесь нет смысла что-то объяснять, все вы знаете чем опасна коррозия, особенно если она внутри мотора.
  • Блоки из алюминия лучше поддаются обработке в процессе изготовления, и вообще процесс производства считается менее затратным по сравнению с чугунными блоками.

Недостатки алюминиевых моторов

  • Цилиндры блока требуют либо гильзования (установка износостойких гильз вовнутрь каждого цилиндра), либо дорого покрытия (кремний, алюсил, никасил), а это усложняет и удорожает производственный процесс.
  • Быстрое остывание алюминиевых блоков в зимнее время, наоборот приводит к перерасходу топлива.
  • Склонность к деформации. Алюминий не способен выдерживать тех температур, которые выдерживает чугун. В процессе работы алюминиевые блоки могут деформироваться или вовсе разрушаться.
  • Технология отливки алюминия более сложная с точки зрения технологичности и требует более дорогого оборудования. Кроме того, сам алюминий более дорогой материал, нежели чугун.
  • Меньшее количество каналов в рубашке цилиндра. Поскольку алюминий имеет лучшую теплопроводность, производители уменьшили количество каналов охлаждения, а также их размеры.
  • Стенки двигателя более тонкие, что исключает возможность различных ремонтных работ по расточке и гильзованию. Также тонкие стенки более расположены к прогару и трещинам.
  • Защитное покрытие, нанесенное на заводе, со временем стирается, а гильзование произвести невозможно, поэтому блок становится неремонтопригодным и требует полной замены.

Как видите, не все так однозначно. Алюминиевые блоки тоже имеют свои плюсы, однако большинство из них просто меркнут на фоне существенных минусов. Самыми главными недостатками, за которые алюминиевые блоки не любят — это прочность и неремонтопригодность. Моторы быстро выходят из строя, требуют ремонта, но, так как он не предусмотрен — подлежат замене. Такие двигатели боятся перегрева и высоких температур, хотя очень часто комплектуются турбокомпрессорами.

Чугунный блок

Все минусы алюминиевых моторов — это плюсы чугунных аналогов. Такие моторы уважаются понимающими людьми, мастерами и всеми, кто обладает такими экземплярами. Моторы имеют колоссальный ресурс, «живут» очень долго, а в случае поломки поддаются ремонту, после которого работают лучше прежнего.

К недостаткам этого типа двигателей, можно отнести лишь несколько моментов. Во-первых — это вес, безусловно, он будет гораздо больше (примерно в три раза) если сравнивать одинаковые по объему моторы из алюминия и чугуна. Однако, на мой взгляд, снизить вес автомобиля можно на других вещах, а не на блоке, который является сердцем всего автомобиля. Во-вторых — это коррозия. Чугунные движки подвержены ржавчине со всеми вытекающими. Теплопроводность я бы не стал считать недостатком, поскольку чугун хоть и дольше прогревается, но вместе с тем он и дольше остывает, что, безусловно, лучше особенно зимой.

Подведем итоги

Ответить однозначно о том, что лучше чугунные или алюминиевые моторы довольно сложно, и те, и другие имеют положительные и отрицательные качества. На мой взгляд необходимо искать какой-то компромисс, то есть, чтобы моторы из алюминия были долговечными, как чугунные и подлежали ремонту в случае чего. Мне кажется, что только при таком раскладе алюминий будет полностью оправдан и воспринят как сплошное добро. А пока, остается лишь надеяться, что в будущем моторы все же станут более надежными, чем нынешние представители. Хотя с учетом тотальной электрификации, вряд ли данным вопросом кто-то сейчас озабочен, сегодня автопроизводители ломают голову над электрокарами, а ДВС постепенно уходят с рынка, становясь историей…

У меня все, пишите, что думаете по этому поводу и какой на ваш взгляд двигатель лучше: чугунный или алюминиевый? Спасибо за внимание и до новых встреч на savemotor.ru

Видео по теме