Блок цилиндров: различия между версиями

Цилиндр работает в условиях переменных давлений в надпоршневой полости. Внутренние стенки его соприкасаются с пламенем и горячими газами, раскаленными до температуры 1500—2500 °С. Средняя скорость скольжения поршневых колец по стенкам цилиндра в автомобильных двигателях достигает 12—15 м/сек. Поэтому материал, используемый для изготовления внутренних стенок цилиндров, должен обладать большой механической прочностью, а сама конструкция стенок — повышенной жесткостью. Стенки цилиндров должны хорошо противостоять истиранию при ограниченной смазке и обладать общей высокой стойкостью против других возможных видов износа (абразивного, коррозионного и некоторых разновидностей эрозии), уменьшающих срок службы цилиндров. Ко всему этому, материалы, применяемые для изготовления цилиндров, должны обладать хорошими литейными свойствами и легко обрабатываться на станках.

 

 

 

Алюминиевый блок требует большей аккуратности в ремонте, его труднее заваривать. Алюминиевые блоки лёгкие и лучше охлаждаются, однако в этом случае возникает проблема с материалом, из которого выполнены непосредственно стенки цилиндров. Если поршни двигателя с таким блоком сделать из чугуна или стали, то они очень быстро износят алюминиевые стенки цилиндров. Если же сделать поршни из мягкого алюминия, то они просто «схватятся» с алюминиевыми стенками, и двигатель заклинит.

 

 

Тем не менее, у неё были и свои недостатки. Алюминиевый блок с мокрыми гильзами — особенно более технологичный в изготовлении с нижней фиксацией гильз — получается ощутимо менее жёстким, чем цельнолитой чугунный, вследствие чего чувствителен к перегреву и хуже переносит форсировку. Алюминий намного дороже чугуна, а технология изготовления гильзованного алюминиевого блока цилиндров намного более трудоёмка и существенно усложняет производство. Кроме того, некоторые алюминиевые сплавы отличаются высокой склонностью к коррозии при использовании определённых марок антифризов, что порой создавало существенное неудобство в эксплуатации (в условиях плановой экономики СССР эта проблема была решена просто — принятием единого госстандарта на нейтральную к алюминиевым сплавам охлаждающую жидкость [[ТОСОЛ]]). Поэтому до 80-х — 90-х годов основным материалом для изготовления блоков цилиндров, особенно на американских автомобилях, всё же оставался чугун.

Иногда в двигателях с чугунным блоком цилиндров также использовались съёмные гильзы цилиндров (например, в моторах английской фирмы Standard, двигателе [[ЗИЛ-130]], ЯМЗ-236/238/240, КамАЗ-740, А-41/А-01, 3Д6/Д12). Это давало всё то же преимущество с точки зрения простоты капитального ремонта, а также — возможность выполнить гильзы из более качественного и износоустойчивого, но и более дорого, материала, чем сам чугунный блок. Например, в СССР гильзы цилиндров обычно делали из специального кислотоупорного чугуна (или снабжали вставками из этого материала), существенно снижающего коррозию стенок цилиндров при взаимодействии с конденсирующимися после прекращения работы мотора продуктами сгорания топлива.

 

 

Альтернативный подход предполагает цельноалюминиевый блок, внутреннюю поверхность цилиндров которого специально упрочняют. Например, на двигателе [[Chevrolet Vega]] 1971 года блок отливался из сплава с содержанием до 17 % кремния (фирменное название Silumal), а специальная обработки стенок цилиндров химическим травлением обогащала их поверхностные слои кристаллами кремния (специально подобранного состава кислота вымывала алюминий с поверхности стенки, не трогая кремний), доводя до требуемой твёрдости (кремний сам по себе намного твёрже чугуна). Тем не менее, опыт оказался неудачным: малейший задир на зеркале цилиндра мог оказаться для него фатальным, из-за чего мотор оказался очень чувствителен к качеству смазочных материалов и перегреву, имел неудовлетворительный ресурс и часто полностью выходил из строя намного раньше исчерпания нормативного ресурса из-за износа стенок цилиндра, восстановление которых вне заводских условий оказалось, в отличие от привычных в то время чугунных блоков, невозможно. Это повлекло за собой громкий скандал и миллионные убытки для компании GM.

Сравнительно недавно немецкая фирма Kolbenschmidt разработала и технологию, при которой в обычный алюминиевый блок запрессовываются готовые алюминий-кремниевые гильзы, имеющие упрочненные стенки с повышенным (до 27 %) содержанием кремния (технология Locasil), — это позволяет снизить себестоимость и частично решает проблему ремонтопригодности.

 

 

 

На заре автомобилизма могли также использоваться [[Бронза|бронзовые]] блоки цилиндров, что обусловлено высокой технологичностью этого сплава при литье.