Из какого металла сделан двигатель автомобиля?

Блок цилиндров можно без сомнений назвать сердцем двигателя внутреннего сгорания. А важнейшим элементом блока цилиндров являются т.н. головка. Она имеет еще одно короткое и наиболее употребляемое название: ГБЦ. Хоть головка блока цилиндров и является для блока цилиндров своеобразной крышкой, в ее конструкции есть множество особенностей. Нельзя не рассказать и об используемых материалах. Эксперты Avto.pro помогут разобраться в том, что представляют собой ГБЦ, каково ее назначение, из каких элементов она состоит и какие может иметь неисправности.

Двигатель и какое место в нем занимает головка блока цилиндров

Для того, чтобы говорить об особенностях ГБЦ, стоит коротко рассмотреть принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Суть работы двигателя в том, чтобы преобразовать энергию, получаемую от сгорания топлива, в механическую работу. В автомобилях нашли применение поршневые двигатели, в которых возвратно-поступательное движение поршней при помощи т.н. кривошипно-шатунного механизма преобразуется уже во вращение. Исходя из особенностей современных двигателей внутреннего сгорания, головка блока цилиндров обязана включать следующие элементы:

• Места под форсунки или же свечи зажигания;
• Седла клапанов и их направляющие элементы;
• Камеру сгорания;
• Смазочные каналы;
• Площадку для монтажа газораспределительного механизма и его привода;
• Рубашку охлаждения.

Отдельно также стоит выделить крышку ГБЦ, выполняющую роль защиты от механических воздействий, а также специальную прокладку, обеспечивающую герметичное прилеганиеголовки блока цилиндров. Крышка может быть штампованной металлической или же пластиковой. Она имеет маслозаливную горловину и пробку. Сама головка блока может выполняться из двух материалов, о чем мы расскажем чуть позже. А пока что отметим, что материал крайне важен, ведь от его характеристик будет зависеть то, как долго ГБЦ сможет эксплуатироваться.

В автомобилях с однорядными двигателями ГБЦ устроена относительно просто и включает лишь одну часть. В более сложных V-образных моторах головка включает несколько частей под отдельные ряда цилиндров. В обоих случаях ГБЦ крепится к блоку цилиндров специальными шпильками и болтами.

Процедура монтажа головки весьма сложна и предусматривает использование динамометрического ключа, а также требует четкого соблюдения технологии — болты затягиваются с заданным автоконцерном усилием и в четкой последовательности (от центральных к крайним). Вышеупомянутая прокладка ГБЦ не только уплотняет место прилегания, но также защищает силовой агрегат от внутреннего давления и утечек масла.

К слову, эта прокладка по факту является одноразовой — если ГБЦ пришлось снять, то устанавливать ее на место придется уже с новой прокладкой.

Принцип работы

Если говорить вкратце, то ГБЦ отвечает за формирование камеры сгорания, подачу в камеру горючей смеси и дальнейший отвод отработавших газов. На словах все достаточно просто, но давайте рассмотрим все в подробностях. Итак, при запуске двигателя головка блока цилиндров включается в работу. Вот что происходит:

• Распредвал толкает штангу, которая затем оказывает давление на гидрокомпенсатор и коромысло;
• Коромысло оказывает давление на клапан, который тут же открывается. Клапаны в дизельных ДВС несколько отличаются от своих бензиновых «собратьев» по функционалу;
• Клапан оказывается в камере сгорания, где происходит воспламенение смеси от свечи зажигания;
• Отработавшие газы отходят в выпускной коллектор;
• Пружина возвращает клапан в его изначальное положение. Цикл повторяется.

В дизельных мотор смесь воспламеняется от сжатия, так что ключевым параметром является синхронизация впрыска топлива специальной дизельной форсункой с открытием впускного клапана. В случае ГБЦ как бензинового, так и дизельного мотора важной является герметичность газового стыка — если он теряет герметичность, топливо не будет сгорать полностью, а двигатель будет труднее запустить. Также при потере герметичности можно отметить повышенную шумность работы двигателя и его ускоренное изнашивание по ходу эксплуатации.

Коротко о прокладках ГБЦ

Раз уж речь зашла о герметичности, то остановимся и рассмотрим этот параметр. При монтаже головки к БЦ необходимо четко соблюдать технологию, о чем мы вскользь упомянули выше. Перед монтажом важно подобрать правильную прокладку, которая сделает соединение герметичным и более надежным. Технологии не стоят на месте и сегодня на рынке автомобильных комплектующих имеются прокладки головки блока цилиндров аж трех разновидностей. Ключевым является материал прокладки:

• Металл. Прокладка из металла (листовая медь + сталь) может похвастать долговечностью, высокой прочностью. В ней равномерно распределяются нагрузки, а в случае специфических БЦ предусматриваются зоны с дополнительными элементами для уплотнения. Это классическая «одноразовая» прокладка;
• Асбест. Несмотря на то, что основным материалом такой прокладки является асбест, металлические элементы в ней тоже есть. Асбест отличается упругостью и впечатляющей огнестойкостью. Материал теряет свойства при длительной эксплуатации, а также отличается чувствительностью как к вибрациям, так и резким перепадам температур;
• Композитные материалы. Композитные прокладки чаще называют безасбестовыми. синтетическое волокно и каучук. Такие прокладки упругие, эластичные, долговечные, а также не боятся перепадов температур, коррозии и имеют высокие электроизоляционные свойства. Кроме того, изготовление безасбестовых прокладок не оказывает серьезного влияния на экологию, чем не может похвастать технология изготовления прокладок из асбеста.

На данный момент лучшим считаются безасбестовые прокладки ГБЦ. Их недостатком является разве что высокая цена, а отдельных случаях и низкая доступность в местных магазинах автозапчастей. Но не стоит думать, что даже лучшая прокладка не может выйти из строя. На эксплуатационный ресурс влияет и соблюдение технологии монтажа головки, и нормальная работа помпы, термостата, отсутствие накипи в системе охлаждение, а также заправка автомобиля качественным топливом, правильная регулировка агрегата.

Неисправности ГБЦ

По факту, головка блока цилиндров является большим металлическим блоком сложной формы. Главным дефектом такого блока является появление трещин. Так как головка включает в себя множество сопутствующих деталей и элементов, обычно специалисты, говоря о неисправностях ГБЦ, подразумевают что-то из следующего:

• Срыв резьбы под свечи;
• Поломка пружин, рокеров, клапанов, компенсаторов;
• Нарушение герметичности вследствие дефекта прокладки ГБЦ;
• Появление трещин на самой ГБЦ;
• Износ постелей под распределительным валом;
• Выпадение седла клапана;
• Попадание выхлопных газов в систему охлаждения через образовавшееся в нижней части ГБЦ отверстие.

Что касается дефектов непосредственно ГБЦ (трещин, отверстий), то они не всегда говорят о необходимости замены всей головки. Например, если появилась трещина между рубашкой охлаждения и камерой сгорания, ремонт зачастую не является целесообразным. Трещины вне газового в подавляющем большинстве случаев удается заварить. Износ постелей под распредвал можно устранить посредством восстановления бронзовыми втулками.

При несвоевременном обращении к специалисту повреждения ГБЦ могут стать настолько серьезными, что весь узел начнет быстро разрушаться и потеряют всякую ремонтопригодность. В большинстве случаев выходят из строя клапаны. Как показала практика, при неполном закрытии клапана поршень бьется о тарелку клапана, вследствие чего клапан деформируется и нарушается его плотное прилегание к седлу.

Далее, появляются дефекты головки цилиндров, поршневой группы и клапанов. Одна из поршневых групп со временем полностью выходит из строя и двигатель начинает работать в ненормальном режиме. Решить проблему проще всего на первых этапах ее появления. Заметьте, что даже после ремонта к двигателю нужно «прислушаться» — если он работает неустойчиво, необходимо как можно скорее обратиться к специалисту.

Если ремонт был сделан неквалифицированным специалистом, притирка деталей проблему не решит, что бы этот специалист не утверждал.

Обратите внимание, что вне зависимости от сложности ремонта ГБЦ агрегат должен быть тщательно отшлифован и, опционально, фрезерован. Обязательной является шлифовка привалочной плоскости головки. Если за восстановление и ремонт возьмется квалифицированный специалист, то он с высокой вероятностью сможет восстановить деталь практически до ее первоначального состояния. Вся работа займет много времени. Также автолюбителю не стоит забывать о том, что при покупке новой прокладки ГБЦ нужно отдавать предпочтение изделиям известных производителей или же оригиналам.

Вывод

Головка блока цилиндров — с виду довольно простой компонент двигателя внутреннего сгорания, в котором попросту нечему ломаться. В силу сложности современных двигателей и того факта, что они эксплуатируются в жестких условиях, не стоит быть уверенным в том, что проблем с ГБЦ ни разу не возникнет за весь период эксплуатации автомобиля.

Конечно, в большинстве случаев требуется лишь замена прокладки, однако автолюбителю важно помнить, что любое изменение в характере работы двигателя может свидетельствовать о появлении далекоидущих проблем.

Помните о том, что ненормальная работа двигателя, повышенный расход масла, топлива, снижение акустического комфорта и странное поведение агрегата на разных оборотах сигнализирует о необходимости проведения диагностики.

Из чего делают современные двигатели: новые материалы на службе автопроизводителей

На протяжении многих десятков лет моторы изготавливали из самых обычных материалов — стали, чугуна, меди, бронзы, алюминия. Совсем немного пластика, иногда какие-то мелкие элементы, вроде корпусов карбюраторов, — из магниевых сплавов. На волне тенденции к всемерному облегчению конструкций и увеличению мощности при улучшении экологической составляющей состав материалов с тех времен заметно изменился. Из чего же сегодня делают двигатели? Разбираемся.

Большая часть автовладельцев наверняка знает главный тренд современного автомобилестроения: увеличение мощности двигателя при постоянном уменьшении его объема и массы. Секрет такого сочетания кроется в том числе в новых материалах и конструктивах. Ну и, разумеется, тщательной проработке всех элементов силового агрегата, а также уже не скрываемом отсутствии избыточных (читай: невыгодных) запасов прочности.

Как ни странно, всевозможные нанотрубки и прочий хай-тек, о котором постоянно говорят в СМИ, в моторостроении на самом деле почти не применяются. В серийных моторах самыми дорогими и сложными материалами являются кремнийникелевые покрытия, металлокерамический композит (например, известный как FRM у Honda), различные полимерно-углеродные композиции и постепенно появляющиеся в серийных двигателях титановые сплавы, а также сплавы с высоким содержанием никеля, например Inconel. В целом же двигателестроение остается очень консервативной областью машиностроения, где смелые эксперименты в серийном производстве не приветствуются.

Прогресс обеспечивается в основном «тонкой настройкой» и применением давно известных технологий по мере их удешевления. Основная масса серийных агрегатов состоит в основном из чугуна, стали и алюминиевых сплавов — по сути, самых дешевых материалов в машиностроении. Однако тут все же есть место для новых технологий.

Самая крупная деталь любого мотора — блок цилиндров. Она же самая тяжелая. Долгие десятки лет основным материалом для блоков служил чугун. Он достаточно прочен, хорошо льется в любую форму, его обработанные поверхности обладают высокой износостойкостью. Список достоинств включает и невысокую цену. Современные моторы небольшого рабочего объема по-прежнему льются из чугуна, и вряд ли в ближайшее время индустрия полностью откажется от этого материала.

Из какого металла сделан двигатель автомобиля?

В последние годы стало модно перед покупкой автомобиля смотреть на его внешность, форму, интерьер и различные функции. Двигатель и коробки передач вместе с подвеской как-то незаметно стали отходить на второй план. Но это неправильно. Ведь автомобиль – это не модный новый смартфон или телевизор.

Для любого транспортного средства двигатель – это его сердце, без которого он не может осуществлять свою главную функцию. Тем не менее все еще есть водители, которые перед покупкой машины тщательно изучают ее техническо-механическую часть.

Но многие в итоге сталкиваются с дилеммой при выборе двигателя, задавая себе непростой вопрос: а какой двигатель лучше – алюминиевый или чугунный?

Почему двигатели автомобилей не плавятся?

Да-да, современный авторынок может вынести мозг любому автолюбителю при выборе автомобиля. Это раньше было просто: выбрал марку, модель, один из нескольких движков – и все. Теперь же количество различных технологий в современных автомобилях, наверное, уже скоро обгонит количество технологий в космическом аппарате Аполлон, слетавшем на Луну.

Этот посадочный модуль Appolo точно не был сделан из чугуна

Многие из наших читателей знают, что в последние годы в автомире становится все меньше машин с чугунными двигателями. На их смену пришли легкие алюминиевые моторы. В итоге автолюбители во всем мире поделились на два лагеря, один из которых рьяно доказывает другому, что алюминиевые двигатели хуже старых чугунных. В одной из прошлых наших статей мы уже подробно разобрали преимущества и недостатки новых и старых моторов. Сегодня же мы решили кратко поговорить о том, какие все-таки движки лучше – алюминиевые или чугунные.

На первый взгляд, алюминий лучше обычного чугуна. Именно поэтому многие автолюбители и эксперты считают, что алюминиевые моторы имеют преимущество перед старыми, полагая, что чугунные моторы – это отсталая технология. На самом деле эта идея совершенно неверна и подобное мнение крайне однобоко.

Давайте же познакомимся с разницей между алюминиевыми и чугунными двигателями. Алюминиевые и чугунные моторы называют так в зависимости от того, из какого материала сделан блок цилиндров двигателя. Например, если блок цилиндров сделан из чугуна, то двигатель считается чугунным. И даже если в нем будет использоваться алюминиевая головка блока цилиндров, то все равно этот двигатель будет считаться чугунным. То же самое касается и алюминиевых силовых агрегатов.

Фактически же оба типа двигателей имеют как свои преимущества, так и недостатки. Давайте кратко в виде цитат из прошлой статьи выделим преимущества и недостатки алюминиевых двигателей, которые откроют глаза тем, кто считает, что чугунные моторы – это допотопные технологии. На самом деле сбрасывать со счетов чугунные силовые агрегаты еще рано.

Преимущества алюминиевых моторов

• Существенное снижение веса двигателя, что в конечном итоге влияет на вес машины и приводит к снижению расхода топлива

• Увеличение динамических характеристик автомобиля за счет снижения веса

• Алюминиевый блок меньше подвержен коррозии (хотя редко когда вы можете увидеть коррозию в чугунных моторах, но тем не менее она бывает)

• Алюминиевый мотор легче охлаждать (лучшая теплопередача, чем у чугунных блоков двигателя)

• Требуется меньше времени для нагрева двигателя. Алюминий намного быстрее набирает температуру в отличие от чугунных моторов

• Лучше оптимизирован для работы в паре с турбиной

• Алюминий проще обрабатывать после отлива блока двигателя. Обработка чугуна намного сложнее. На производстве быстрее изнашивается обрабатывающее оборудование

Минусы алюминиевых моторов

• Сложность изготовления. Для отлива блока необходимо более сложное оборудование и технологии

• Необходимость гильзовать блок цилиндров или покрывать их специальным материалом (кремний), защищающим мотор от быстрого износа (к сожалению, алюминий уступает чугуну по прочности)

• Больше вероятность заводского брака в процессе изготовления блока двигателя

• Быстро остывает. Теплопроводность алюминия совершенно другая

• Плохая стабильность алюминиевого блока по сравнению с чугунным двигателем (алюминий при нагреве больше расширяется)

• Дороговизна переборки (ремонта двигателя). Одни двигатели нужно гильзовать, тогда как у некоторых моторов нужно восстанавливать внутреннее покрытие цилиндров.Есть также автомобили, у которых алюминиевый мотор нельзя восстановить, поскольку автопроизводители даже не удосужились выпустить ремонтные размеры поршней, колец и т. д.

• Большая себестоимость по сравнению с производством двигателей из чугуна. Дело в том, что для производства блока из алюминия нужно использовать сложные и дорогостоящие технологии для отлива

• Есть риск гальванической коррозии, когда алюминий контактирует со сталью.Например, со шпильками, гильзами цилиндров, которые изготавливаются, как правило, из стали

• Меньше каналов для циркуляции охлаждающей жидкости (так как алюминиевый блок цилиндров двигателя имеет свойства отдавать тепло быстрее, многие производители уменьшили каналы охлаждающей жидкости, необходимые для эффективного охлаждения двигателя)

• Тоньше стенки двигателя. Чугунный блок имел более толстые стенки

• Быстрый износ покрытия цилиндров двигателя (если вместо гильз производитель использует покрытие из кремния)

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.

8 самых известных типов двигателей в мире! Вот чем они отличаются

У чугунных моторов также есть минусы. Главный – это их вес, что существенно сказывается на расходе топлива и, конечно, на экологии. В том числе чугунные двигатели более шумные и работают более грубо. Также чугунный мотор долго прогревается и хуже охлаждается, в отличие от алюминиевого.

Так что, как видите, нельзя однозначно сказать, что алюминиевый двигатель лучше железного, также как нельзя утверждать, что современные алюминиевые моторы – полный отстой и что классические чугунные двигатели – лучшие в мире. У каждого мотора свои преимущества и недостатки!

Да, от алюминиевых моторов не стоит ожидать какого-то рекордного километража. К сожалению, у алюминиевых двигателей ресурс в любом случае меньше, чем в старых классических моторах. Но, увы, таковы реалии нашего современного мира. Вы посмотрите вокруг – а что сейчас долговечно? Вон мосты рушатся, недавно построенные, что уж говорить об одноразовых брендовых чайниках, холодильниках и духовках. Сегодня срок службы многой техники уже не может сравниться со сроком службы старой, которая могла работать почти вечно.

Из этих кусков чугуна сделают двигатель или тормозные диски

Но в любом случае при должном уходе алюминиевый мотор без проблем пройдет 300-400 тыс. км. При среднем пробеге в 30 000 км, чтобы наездить этот километраж, понадобится более 10 лет. Этого вполне достаточно, чтобы через десять лет утилизировать автомобиль или продать на вторичном рынке, чтобы приобрести себе новый автомобиль.

Подробнее об этом в нашей статье можете прочитать здесь.

Так что какой покупать автомобиль, решать вам. Да, вопрос выбора сегодня очень тяжелый. Но главное – не спешить. Оцените все «за» и «против» и принимайте решение разумом, а не эмоциями. Необходимо всегда анализировать полученную информацию в спокойной обстановке, чтобы сделать правильный выбор автомобиля.

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.

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 – 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.

ГБЦ 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.

До новых встреч!

В последние годы стало модно перед покупкой автомобиля смотреть на его внешность, форму, интерьер и различные функции. Двигатель и коробки передач вместе с подвеской как-то незаметно стали отходить на второй план. Но это неправильно. Ведь автомобиль – это не модный новый смартфон или телевизор.

Для любого транспортного средства двигатель – это его сердце, без которого он не может осуществлять свою главную функцию. Тем не менее все еще есть водители, которые перед покупкой машины тщательно изучают ее техническо-механическую часть.

Но многие в итоге сталкиваются с дилеммой при выборе двигателя, задавая себе непростой вопрос: а какой двигатель лучше – алюминиевый или чугунный?

Почему двигатели автомобилей не плавятся?

Да-да, современный авторынок может вынести мозг любому автолюбителю при выборе автомобиля. Это раньше было просто: выбрал марку, модель, один из нескольких движков – и все. Теперь же количество различных технологий в современных автомобилях, наверное, уже скоро обгонит количество технологий в космическом аппарате Аполлон, слетавшем на Луну.

Этот посадочный модуль Appolo точно не был сделан из чугуна

Многие из наших читателей знают, что в последние годы в автомире становится все меньше машин с чугунными двигателями. На их смену пришли легкие алюминиевые моторы. В итоге автолюбители во всем мире поделились на два лагеря, один из которых рьяно доказывает другому, что алюминиевые двигатели хуже старых чугунных. В одной из прошлых наших статей мы уже подробно разобрали преимущества и недостатки новых и старых моторов. Сегодня же мы решили кратко поговорить о том, какие все-таки движки лучше – алюминиевые или чугунные.

На первый взгляд, алюминий лучше обычного чугуна. Именно поэтому многие автолюбители и эксперты считают, что алюминиевые моторы имеют преимущество перед старыми, полагая, что чугунные моторы – это отсталая технология. На самом деле эта идея совершенно неверна и подобное мнение крайне однобоко.

Давайте же познакомимся с разницей между алюминиевыми и чугунными двигателями. Алюминиевые и чугунные моторы называют так в зависимости от того, из какого материала сделан блок цилиндров двигателя. Например, если блок цилиндров сделан из чугуна, то двигатель считается чугунным. И даже если в нем будет использоваться алюминиевая головка блока цилиндров, то все равно этот двигатель будет считаться чугунным. То же самое касается и алюминиевых силовых агрегатов.

Фактически же оба типа двигателей имеют как свои преимущества, так и недостатки. Давайте кратко в виде цитат из прошлой статьи выделим преимущества и недостатки алюминиевых двигателей, которые откроют глаза тем, кто считает, что чугунные моторы – это допотопные технологии. На самом деле сбрасывать со счетов чугунные силовые агрегаты еще рано.

Из чего делают современные двигатели: новые материалы на службе автопроизводителей

На протяжении многих десятков лет моторы изготавливали из самых обычных материалов — стали, чугуна, меди, бронзы, алюминия. Совсем немного пластика, иногда какие-то мелкие элементы, вроде корпусов карбюраторов, — из магниевых сплавов. На волне тенденции к всемерному облегчению конструкций и увеличению мощности при улучшении экологической составляющей состав материалов с тех времен заметно изменился. Из чего же сегодня делают двигатели? Разбираемся.

Большая часть автовладельцев наверняка знает главный тренд современного автомобилестроения: увеличение мощности двигателя при постоянном уменьшении его объема и массы. Секрет такого сочетания кроется в том числе в новых материалах и конструктивах. Ну и, разумеется, тщательной проработке всех элементов силового агрегата, а также уже не скрываемом отсутствии избыточных (читай: невыгодных) запасов прочности.

Как ни странно, всевозможные нанотрубки и прочий хай-тек, о котором постоянно говорят в СМИ, в моторостроении на самом деле почти не применяются. В серийных моторах самыми дорогими и сложными материалами являются кремнийникелевые покрытия, металлокерамический композит (например, известный как FRM у Honda), различные полимерно-углеродные композиции и постепенно появляющиеся в серийных двигателях титановые сплавы, а также сплавы с высоким содержанием никеля, например Inconel. В целом же двигателестроение остается очень консервативной областью машиностроения, где смелые эксперименты в серийном производстве не приветствуются.

Прогресс обеспечивается в основном «тонкой настройкой» и применением давно известных технологий по мере их удешевления. Основная масса серийных агрегатов состоит в основном из чугуна, стали и алюминиевых сплавов — по сути, самых дешевых материалов в машиностроении. Однако тут все же есть место для новых технологий.

Самая крупная деталь любого мотора — блок цилиндров. Она же самая тяжелая. Долгие десятки лет основным материалом для блоков служил чугун. Он достаточно прочен, хорошо льется в любую форму, его обработанные поверхности обладают высокой износостойкостью. Список достоинств включает и невысокую цену. Современные моторы небольшого рабочего объема по-прежнему льются из чугуна, и вряд ли в ближайшее время индустрия полностью откажется от этого материала.

Основная задача в совершенствовании сплавов чугуна — это сохранение высокой твердости поверхности при улучшении его вспомогательных качеств, иначе это может привести к необходимости использования чугунных же гильз для блока цилиндров из более износостойкого сплава. Так изредка делают, но в основном на грузовых моторах, где эта технология финансово оправданна.

Алюминий в качестве материала блока применяется также очень давно и совершенствуется примерно в том же направлении. Усилия направлены в основном на улучшение возможностей его обработки, на снижение коэффициента расширения при сохранении необходимой пластичности материала, повышение необходимых аспектов прочности сплавов.

Также развиваются технологии использования вторичного алюминия низкой очистки. Для таких сплавов применяются технологии, отличные от литья, причем налицо тенденция к изготовлению из алюминия блоков цилиндров более компактных моторов. Например, двигатель Volkswagen серии EA211 сегодня имеет алюминиевый блок, который оказался на 40% легче чугунного.

Магниевые сплавы значительно менее популярны. Они легче алюминиевых, но имеют значительно более низкую коррозийную стойкость, не переносят контакта с горячей охлаждающей жидкостью, со стальными крепежными деталями повышенной температуры.

На рядных шестицилиндровых блоках моторов BMW серий N52 и N53, например, из магниевого сплава выполнена только внешняя часть блока, «рубашка» системы охлаждения. Для сравнительно длинного блока шестицилиндрового мотора это дает выигрыш в массе порядка 10 кг по сравнению с цельноалюминиевой конструкцией.

Также магниевые сплавы используют для блок-картеров моторов с отъемными цилиндрами. В основном это двигатели мотоциклов.

Компоненты двигателя

Если с самой большой деталью мотора новые технологии и материалы не очень «дружат» в целом, то в частностях возможны интересные сюрпризы. Гильзы цилиндров у любого блока являются точкой приложения всех новейших технологий и материалов.

Высокопрочный чугун, методы поверхностного упрочнения алюминиевых высококремнистых сплавов, гальванические покрытия на основе сплава карбида кремния с никелем, металлокерамические матрицы и стальное напыление широко используются даже на серийных моторах.

Про чугун и высококремнистый алюминий говорить не будем, все же сами технологии не только старые, но и массовые. А вот про остальные материалы лучше рассказать чуть подробнее.

Упрочненные чугунные гильзы по технологии CGI (Compacted Graphite Iron) появились для реализации экстремально высокой степени форсирования у дизельных моторов. Этот чугун сильно отличается от распространенного серого чугуна. У него на 75% выше прочность на разрыв, на 40% выше модуль упругости, и он в два раза устойчивее к знакопеременным нагрузкам.

А его сравнительно невысокая стоимость и прочность позволяют создавать литые чугунные блоки с массой меньше, чем у алюминиевых. Но в основном его применение ограничено гильзами и коленчатыми валами. Гильзы получаются очень тонкими, теплопроводными и при этом столь же технологичными и надежными, как обычные гильзы из чугуна.

А коленчатые валы по прочности соперничают с коваными стальными при заметно меньшей себестоимости.

Покрытие по технологии Nicasil, в общем-то, не редкость и далеко не новинка, но оно остается одним из самых высокотехнологичных и перспективных в своей сфере. Изобрели его еще в 1967 году для роторно-поршневых двигателей, и засветиться в массовом автомобилестроении оно успело. Porsche его применял для гильз цилиндров с 1970-х, а в 1990-е его попытались применить и на более массовых моторах, например в BMW и Jaguar, но недостатки технологии и высокая цена заставили отказаться от него в пользу более дешевых методов поверхностного упрочнения высококремниевых сплавов, например по технологии Alusil.

Причем более вероятной причиной отказа является как раз повышенная стоимость блоков цилиндров с этим покрытием, связанная с низкой технологичностью процесса гальванического нанесения и высоким процентом не выявляемого сразу брака, который потом успешно списали на высокосернистые бензины.

Тем не менее это покрытие все еще остается лучшим выбором для создания рабочей поверхности в любом мягком металле, потому под различными торговыми наименованиями применяется в массовом и особенно гоночном двигателестроении. Например, под маркой SCEM в моторах Suzuki. Его недостатки в основном связаны с очень высокой стоимостью обработки и слабой приспособленностью к массовому производству при использовании с крупными многоцилиндровыми блоками.

Металлокерамическая матрица (MMC), более известная как FRM в моторах Honda, — еще один оригинальный и интересный материал. Например, двигатель на суперкаре NSX имел гильзы, выполненные по такой технологии. Опять же технология далеко не новая, но, как и материал, очень перспективная. Покрытие типа Nicasil тоже относится к MMC, но его приходится наносить гальваническим методом, и в качестве матрицы выступает достаточно твердый никель.

В технологии FRM материалом матрицы служит алюминий, а MMC получается в процессе заливки гильзы из волокнистого материала на основе карбоновой нити в алюминиевый блок. Использование углеродного волокна более технологично. К тому же матрица получается намного более толстой, чуть более мягкой, намного более упругой и абсолютно интегрированной в материал блока. Отслоение, как это происходило с Nicasil, попросту невозможно. Задиры и локальные повреждения в силу структуры материала ему почти не страшны, а в случае износа цилиндр можно расточить благодаря большому запасу по толщине.

Минусы у такого покрытия тоже имеются. Во-первых, немалая цена, во-вторых, жесткое отношение к поршневым кольцам, поскольку его структура плохо «настраивается». Тут не создать полноценной сетки хона, правда, масло хорошо удерживается в волокнах и без того.

Края волокон очень жесткие, и даже сверхтвердые кольца имеют ограниченный ресурс, а поршень в местах контакта интенсивно изнашивается при малейшем биении, что подразумевает использование поршней с минимальным зазором и очень короткой юбкой. К тому же покрытие очень маслоемкое.

В итоге у моторов постоянно наблюдался повышенный расход масла, что на определенном этапе не позволило выполнять жесткие экологические требования.

Впрочем, сейчас эта проблема уже не актуальна, новые катализаторы и новые поколения малозольных масел позволяют об этом не беспокоиться. Ну и, разумеется, цена нанесения покрытия такого типа заметно выше, чем у алюсила или чугунных гильз, но все же меньше, чем у Nicasil-подобных материалов.

Покрытия MMC разных типов также используются в целом ряде деталей двигателей. Например, в седлах клапанов в ГБЦ, упрочнениях крайних постелей распредвалов, особо нагруженных местах креплений элементов конструкции. Это позволяет широко применять цельноалюминиевые детали и снижать массу конструкции за счет упрощения. Некоторые детали двигателей могут иметь крупные элементы из MMC, например клапаны. Но это и сейчас удел не серийных конструкций.

Титановые сплавы также давно пытаются использовать в конструкции машин. В двигателях этот прочный, легкий и очень эластичный материал с превосходной химической стойкостью применяется очень ограниченно в силу высокой стоимости. Но можно найти серийные конструкции с деталями из титана.

Титановые шатуны, например, давно устанавливаются в моторах Ferrari и тюнинговом подразделении AMG. Еще титан — неплохой выбор для пружин, шайб, рокеров и прочих элементов ГРМ, деталей теплообменников EGR, а также разных крепежных элементов.

Кроме того, он используется для производства рабочих элементов высокопроизводительных турбин, а иногда —— для производства клапанов и даже поршней.

Теоретически детали из высококремнистых титановых сплавов с высоким содержанием интерметаллидов и сицилидов могут применяться в двигателях, но у большинства титановых сплавов наблюдается серьезная потеря прочности уже при температурах свыше 300 градусов — изменение пластичности в больших пределах и большой коэффициент расширения, что не позволяет создавать из них долговечные детали с низкой массой. Ограниченное применение имеет в двигателестроении и 3D-печать из титановых сплавов, например для создания выпускных систем на спорткарах.

А вот покрытия из нитрида титана — одни из самых популярных средств упрочнения поршневых колец. Этот материал отлично работает по кремниевому упрочненному слою гильз цилиндров. Его же используют как напыление на фаски клапанов, в том числе титановых, на торцы толкателей клапанного механизма и другие узлы двигателя.

Начиная с 1990-х годов использование этого метода упрочнения неуклонно возрастает, и он вытесняет хромирование, азотирование и ТВЧ-закалку.

Также нитрид титана является перспективным типом покрытия для гильз цилиндров: он может наноситься методом PA-CVD (плазмохимическое осаждение из газовой фазы), а значит, такие технологии могут стать серийными в ближайшее время, если будет спрос на новые износостойкие покрытия цилиндров.

Уже упомянутая 3D-печать также активно применяется для создания высокопрочных и высокоточных жаростойких деталей сплав Inconel. Это семейство никельхромовых жаростойких сплавов давно служит материалом для создания выпускных клапанов, верхних компрессионных колец, пружин и даже выпускных коллекторов, корпусов турбин и крепежного материала для высокотемпературного применения.

В последние годы, в связи с развитием технологий 3D-печати и активным использованием в них Inconel-сплавов, мелкосерийные ДВС все чаще обзаводятся деталями из этого очень перспективного материала. Рабочий диапазон деталей из него минимум на 150–200 градусов выше, чем у самых жаростойких сталей, и доходит до 1200 градусов. Как материал упрочнения сплавы Inconel используются серийно уже достаточно давно, так, в моторах Mercedes-Benz покрытие из Inconel применяется на моторах серий M272/M273.

Пластмассы также продолжают внедрять в конструкции двигателей. Выполненные из пластика элементы системы впуска и охлаждения — дело уже привычное.

Но дальнейшее расширение номенклатуры маслостойких и теплостойких пластмасс с низким короблением позволило создать пластмассовые картеры ДВС, клапанные крышки, направляющие, корпуса малых конструкций внутри двигателя.

Концепты моторов с блоком цилиндров из пластмассы, а точнее, из полимерно-углеродных композиций, уже были представлены публике. При незначительно меньшей прочности, чем у легких сплавов, пластик в производстве обходится дешевле и значительно лучше перерабатывается.

Каков итог?

Изучение вопроса применяемости материалов в двигателестроении показывает четкую направленность: для снижения массы и улучшения других характеристик применение каких-то суперматериалов либо не особо требуется, либо невозможно в принципе в силу физических и химических свойств.

Развитие технологий идет путем эволюционным — усовершенствования как самого производства, так и традиционных материалов, реорганизации рабочего процесса и конструкторской оптимизацией.

Так что даже в среднесрочной перспективе мы вряд ли увидим революцию в производстве ДВС, скорее речь будет идти о постепенном отказе от этого типа двигателя в принципе в пользу электротехнологий, хотя и там пока не наблюдается бурного технологического прорыва.

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен

Telegram Instagram Подключить ленту новостей RSS

Из какого металла сделан двигатель автомобиля

У многих есть старый автомобиль. Он может либо достаться в наследство, либо быть просто предметом давней роскоши. Как правило, двигатель такого автомобиля находится в довольно трепетном состоянии.

Чтобы привести его в рабочее состояние придется потратить кругленькую сумму и вложить кучу усилий. В большинстве случаев это довольно нецелесообразно. В таком случае лучше сдать автомобиль на металлолом целиком.

Если же вы меняли двигатель — покупали новый или установили контрактный с пробегом, то возникает вопрос — куда деть старый неработающий автомобильный двигатель?

На ум приходит одно: сдать двигатель на металлолом. Это действительно самый удачный выбор ибо больше его деть некуда. Здесь вы сможете не только избавиться от старой «рухляди», но и получить финансовое вознаграждение.

Да и если задуматься глобально, то получается, что вы даете металлу новую жизнь! Пройдя полный цикл переработки, он превратится либо в станок, либо в какую-нибудь деталь, либо с него просто отольют чистый лист металла.

Как сдавать?

Разобранные двигатели на площадке металлолома

Итак, вы решили сдать двигатель на металлолом. Перед этим убедитесь, что он находится в неисправном состоянии. Дело в том, что есть такие перекупщики, которые занимаются скупкой автомобильных двигателей на металлолом. На самом деле, они отбирают рабочие части либо ремонтируют весь двигатель и продают их. Поэтому к оценке работоспособности стоит подходить с максимальной серьезностью.

Двигатель – вещь не из легких. В среднем он весит порядка 120 кг. На руках не понесешь – тяжело. Так как же доставить двигатель в пункт приема металлолома? Здесь есть несколько вариантов:

• Доставить самостоятельно. В этом случае вам понадобится автомобиль, желательно с прицепом. Также необходима будет посторонняя помощь при загрузке и выгрузке движка. Необходимо учесть затраты на топливо, требующиеся для доставки груза. К преимуществам можно отнести больший доход (вам не нужно оплачивать работу грузчиков).

• Вызвать сборщиков металлолома на дом. В таком случае возможен вариант, что прибыль вы не получите, т.к. за небольшим количеством металла выезжают только фирмы посредники. А крупные приемщиики выезжают только от 3-5 тонн. Если вы вызовите посредников — они самостоятельно погрузят двигатель в кузов машины, без вашего участия. Возможно, какую-то минимальную и символическую сумму вы получите, но как правило, этого не происходит, так что будьте готовы, просто отдать двигатель бесплатно.

• Еще один вариант увезти двигатель в металлолом с помощью транспортной компании, вызвав, например, Газель, но тут, скорей всего, транспортные услуги «съедят» всю прибыль. В среднем час Газели стоит 350 рублей, минимум оплата идет за 2 часа. Т.е. минимум вам придется отдать 700 рублей, плюс еще погрузка двигателя. Поэтому этот вариант отпадает.

Стоимость двигателя

Двигатель от D4 Toyota привезли на металлолом

Решив сдать автомобильный двигатель на металлолом, необходимо примерно знать, сколько денег это может вам принести. Помните, что в каждом пункте приема будут специально занижать цену, поэтому внимательно подходите к решению этого вопроса. Лучше всего сверить цену у нескольких конкурирующих компаний.

Как было сказано выше, двигатель весит от 60 до 200 кг. Масса завит от его объема и модели. Средняя цена черного металлолома в России 4–9 рублей за 1 килограмм. Вот и имеем, что сдав двигатель, вы обогатитесь на 240–1800 рублей. Т.е. несмотря на то, что в двигателе имеется цветной лом — принимать его будут как лом черных металлов! Со стандартным засором — 5%.

На особо «наглых» пунктах приема лома процент засора может составить до 30%. Т.е. от подсчитанной суммы отнимите еще 30%. С таких пунктов бегите сразу! Дело в том, что двигатель обрабатывают специальными защитными материалами. Как правило, их общий вес не превышает 2–3 килограмма, но скупщики могут настаивать на 15%-30% засора от общей массы двигателя.

Согласитесь, сумма небольшая, но если подойти с умом, то можно более выгодно сдать двигатель.

Цветные металлы в автомобильном двигателе

Для изготовления автомобильных двигателей используют не только черные металлы, но и цветные. Как известно, цветные металлы стоят в несколько раз больше, нежели их собратья. Но где их искать?

• Головка блока цилиндров. Эта деталь двигателя довольно массивная. Алюминий, по своей природе, на 50-60% легче, чем сталь. С целью уменьшения веса движка и машины в целом, головку блока цилиндров выполняют из алюминия. Её вес находится в пределах 10-15 кг.

• Поршни. Здесь дело обстоит не только в массе (хотя и в ней тоже). Теплопроводность алюминия в несколько раз выше, чем у стали, поэтому алюминиевый поршень обеспечивает лучшую степень сжатия. Также у таких поршней лучшие антифрикционные свойства. В зависимости от количества поршней вес может варьироваться от 0,7 до 2 кг.

Ещё алюминий содержится во входном коллекторе, но, как правило, его не относят к двигателю.

Средняя цена лома алюминия колеблется в пределах 60-80 руб/кг. Вот и имеем, что немного потрудившись, можно увеличить доход от сдачи двигателя на 940-1360 рублей. Проще говоря в два раза. Согласитесь, что ради такой выгоды, можно немного потрудиться.

А теперь подойдем к этому вопросу с точки зрения трудоемкости. Чтобы снять все вышеперечисленные элементы, вам потребуются базовые знания о строении двигателя и несколько часов свободного времени. Если у вас есть и то, и другое, то смело приступайте к делу.

В итоге, можно сказать, что сдать двигатель от машины на металлолом можно довольно выгодно. Если у вас есть опыт в работе с двигателями, то эту сумму можно вдвое увеличить.

Блок цилиндров двигателя: пристанище для поршней и шатунов

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.

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.

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.

Из чего сделан корпус двигателя автомобиля

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.

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.

Основные детали двигателя автомобиля

Технический в Казани предлагает услуги по обслуживанию силовых агрегатов (как бензиновых, так и дизельных), в том числе диагностику, замену и ремонт двигателей поршневого типа с клапанным ГРМ.
Конструкционные особенности
Поршневые ДВС с клапанным ГРМ ставятся на преобладающее большинство легковых автомобилей, что обуславливает актуальность выполнения услуг по обслуживанию мотора. Мотористы нашего техцентра занимаются ремонтом и заменой таких важных конструкционных элементов любого силового агрегата как:

• газораспределительный механизм (сокращенно ГРМ);
• головка блока цилиндров (сокращенно ГБЦ) и сам блок;
• кривошипно-шатунный механизм (сокращенно КШМ).

Обслуживание в целом ГРМ связано с необходимостью проверки состояния, выявления неисправностей и устранения поломок таких важных элементов как:

• клапанная группа;
• распределительный вал (сокращенно распредвал);
• привод распределительного вала (ременной, шестеренчатый (зубчатый), цепной или комбинированный).

В КШМ пристальное внимание уделяется таким деталям как коленчатый вал (сокращенно коленвал), маховик, вкладыши, шатун, а также цилиндро-поршневая группа (включая поршень, в том числе поршневые кольца, еще гильзы и блок цилиндров).

Клапанная группа

Клапанная группа – элемент ГРМ, которая требует самого пристального внимания со стороны мотористов технического . Она включает несколько важных элементов:

• Клапана;
• стержень (шток);
• седло;
• направляющая втулка;
• пружина или пружины;
• элементы крепления.

Клапана на мотор автомобиля сейчас ставятся двух видов – впускные и выпускные. Разница, прежде всего, в диаметре тарелки, у впускного Клапана этот параметр больше. Второе отличие – форма и диаметр штока, у впускного она цельнометаллическая и по диаметру он меньше, у выпускного бывает полая с наполнителем внутри, в большинстве случаев это натрий, или со стеллитом.

Схемы встречаются различные, классическая – четыре Клапана, два впускных, два выпускных, а также двухклапанная (по одному впускному и выпускному клапану). Помимо этого встречаются одноклапанные (впускной в дизельных двухтактных моторах с прямоточной продувкой), а в четырехтактных моторах трехклапанные (выпускной, пара впускных) и пятиклапанные (пара выпускных, соответственно три впускных) группы.

Впускные Клапана предназначены для впуска в цилиндры ТВС (полное название топливно-воздушная смесь), выпускные Клапана нужны для отвода из цилиндров образовавшихся выхлопных газов.

Основные элементы Клапана – тарелка (золотниковые и поворотные клапаны уже давно не устанавливаются), шток (он же направляющая втулка или стержень). Тарелки бывают плоскими и выпуклыми (зонтичными).

На штоке предусмотрено наличие элементов, необходимых для крепления к нему клапанной пружины (они в большинстве случаев также тарельчатые, хотя встречаются редко другие варианты, и еще пружин бывает не одна). Как правило, на штоке имеется кольцевая прорезь и для фиксации пружин используется сухарное подсоединение (с применением сухарей). Иногда пружины заменяются десмодромным механизмом.

Дополнительно на Клапана ставятся маслосъемные колпачки (сальники). Во впускных Клапанах они необходимы для предотвращения попадания масла в цилиндры.

Принцип работы заключается в том, что по заданному алгоритму, определенному циклу (Отто, Аткинсона, Миллера, Дизеля, существуют и другие) распределительный вал либо напрямую, при помощи кулачков, либо посредством привода определенной конструкции (вариантов масса – толкатели гидравлического типа, роликовые рычаги, иные) воздействует на шток Клапана. Он движется в направляющей втулке (между ними имеется определенный зазор, когда выполняется регулировка клапанов, этот параметр учитывается). В результате тарелка впускного Клапана способна открывать кольцевой канал для подачи ТВС, а тарелка выпускного Клапана – канал, предназначенный для отвода выхлопных газов в выхлопную систему.

Закрываются каналы благодаря пружине, которая выталкивает стержень в обратном направлении, что позволяет тарелке соприкасаться с седлом (если точнее, то с седлом соприкасается фаска с углом 45° или 30°).

Седло – это стальная или чугунная деталь в форме кольца. Ее расположение зависит от конструкционной схемы ГРМ, конкретнее размещения такого элемента как распредвал. Сейчас самое распространенное решение – верхнее расположение распредвала, при такой схеме седло запрессовывается или развальцовывается в головке блока цилиндров. Есть и другие варианты, в том числе и с нижним размещением распредвала ГРМ.

И еще отметим, что при движении Клапана могут прокручиваться вокруг своей оси с целью самоочистки, снятия с фаски нагара, такая функция присутствует не всегда.

Это общий принцип работы, реализуется он с использованием разнообразных конструкционных решений, которые при обслуживании двигателя необходимо знать досконально.

Распределительный вал

Распредвал – еще одна важная деталь ГРМ, без него работа клапанов невозможна в принципе. Это вал, на котором располагаются кулачки и опорные шейки. Он необходим для обеспечения функционирования ГРМ в полном соответствии с существующими фазами газораспределения. Валов может использоваться несколько, классические схемы – один, пара и четыре. Ставятся они в опоры с подшипниками скольжения.

Принцип работы следующий. Коленвал передает крутящий момент на распредвал посредством привода ГРМ (шестеренчатого, комбинированного, цепного или ременного). Вращаясь распредвал, напрямую при помощи кулачков или посредством привода, приводит в движение Клапана, что позволяет обеспечить попадание в цилиндры ТВС или только воздуха и выполнить отвод выхлопных газов.

С целью обеспечения работы привода ГРМ, передачи определенного крутящего момента на распредвал ставятся шестерни, шкив или звездочки, в зависимости от вида привода ГРМ.

Кулачки называются эксцентриками, они, как правило, одной высоты, но бывают и разной. Это связано с тем, что мотор может быть оборудован системой, изменяющей фазы газораспределения. Причем в таком случае распредвал у разных автопроизводителей имеет свои конструкционные особенности и дополнительные устройства. Если интересно, более полную информацию можете узнать у мотористов нашего техцентра.

Важный момент – место, где установлен распредвал. Сейчас самое распространенное решение верхнее – в ГБЦ, но бывают и варианты.

Коленчатый вал

Коленвал – ключевая деталь КШМ. Он необходим для превращения возвратно-поступательной энергии поршней во вращательную энергию (используют термин крутящий момент) и передачи ее посредством привода ГРМ и маховика на целый ряд узлов.

Коленвалы отличаются по материалу (сталь, чугун) и технологии изготовления (литые, кованные), а также конструкции. Основных элементов несколько:

• шейки, коренные и шатунные (колена, на них опирается шатун);
• щеки (объединяют шейки);
• хвостовик;
• носок.

Отметим, что шатунные шейки отличаются по форме, месту расположения:

• в ряд (рядные двигатели);
• под определенным углом (V-образные силовые агрегаты);
• напротив друг друга под углом 180° (оппозитные моторы).

Внутри вала масляные каналы. Они необходимы для смазки подшипников скольжения. С целью обеспечения герметичности коленвала и препятствованию утечки масла ставятся сальники.

Располагается коленвал либо в блоке цилиндров, либо в картере мотора, вращается в опорах, для этого существуют подшипники скольжения, в которых закреплены коренные шейки. Есть и другие варианты. Например, полноопорный коленвал.

Принцип работы следующий. Поршень выполняет возвратно-поступательное движение и приводит в движение шатун. Шатун следом передает движение дальше по цепочке на коленвал, который благодаря использованию шеек преобразовывает полученное усилие в крутящий момент и передает дальше.

В задней части коленвала располагается хвостовик. Он передает вращательное движение на коробку передач. Варианты различные, если это «механика» (МКПП), то крутящий момент передается на маховик, если «автомат» (АКПП), то на гидромуфту или гидротрансформатор. Есть и другие варианты.

В передней части коленвала носок отвечает за передачу возникающего крутящего момента, прежде всего, на распредвал, в полной зависимости от привода ГРМ ставятся ведущая звездочка, шкив или шестерня. В остальном все зависит от конструкционной схемы определенной модели и марки машины. От коленчатого вала крутящий момент может подаваться на помпу (ее еще называют насос) систем смазки и охлаждения, в преобладающем числе случаев генератор и, при наличии, компрессор системы отопления, вентиляции и кондиционирования. Существует масса других вариантов.

Шатун

Шатун очень важная деталь КШМ. Принцип его действия основан на передаче возвратно-поступательного движения непосредственно от поршней к коленвалу. То есть этот узел объединяет коленвал и поршень. Конструкция отличается, но шатун состоит из таких элементов как:

• стержень (от длины стержня зависит высота двигателя);
• поршневая головка (сокращенно ВГШ, присоединяет поршень, это цельная проушина с подшипником скольжения, его еще называют втулкой);
• кривошипная головка (сокращенно НГШ, деталь разъемная, оборудуется шатунным подшипником, съемная часть называется крышкой, подсоединяет коленвал).

То есть шатун – это две головки, соединенные стержнем.

Наши мотористы учитывают при работе, что головка может связываться с шатуном при помощи болтового, реже штифтового или бандажного соединения, а вот разъемы бывают прямыми и косыми, соединение зубчатым или замковым.

Поршень

Поршень – одна из главных деталей силового агрегата. Он выполняет возвратно-поступательное движение прямо в цилиндре. В полной зависимости от тактов на него воздействуют энергия, образовывающаяся при сгорании ТВС, и коленвал, через шатун. Без движения поршня поршневой ДВС работать не сможет. Функций поршень имеет массу.

Это монолитная конструкция, полый цилиндр, который условно включает головку и юбку (тронковую, направляющую часть), изготавливается из алюминия, стали, чугуна (возможны и варианты). На головке предусмотрено днище и ставятся поршневые кольца. Днище, по сути, элемент камеры сгорания. Оно бывает плоским, выгнутым (выпуклым) или вогнутым. С целью соединения таких элементов как поршень и шатун используется поршневой палец.

Маховик

Маховик – деталь из разряда «и вашим, и нашим», целых три системы напрямую зависят от его работоспособности:

• КШМ мотора;
• механическая трансмиссия (фактически это ведущий диск сцепления);
• система запуска мотора (проворачивает коленвал при пуске стартера).

По своей сути маховик – это диск, крепящийся на задней части коленвала. Материалы изготовления и конструкционные особенности могут отличаться.

По конструкции маховик бывает:

• сплошным, из чугуна, большого диаметра, с напрессованным зубчатым венцом из стали;
• двухмассовым, демпферным;
• облегченным.

Более подробную информацию о конструкции и особенностях каждого вида маховиков можно узнать у наших консультантов.

Неисправности

Детали ГРМ и КШМ подвержены износу, так как нуждаются в смазке, работают под высокими нагрузками в очень сложных механических и температурных условиях, что приводит к выходу узлов из строя. Основной признак неисправности – сбои в работе двигателя. Что касается отдельно взятых деталей.

Замена клапанов во многих случаях требуется из-за:

• механических повреждений штока (задиры, царапины, износ);
• сильной изношенности фаски, образования на ней трещин и прогаров;
• загиба стержня;
• забоя кольцевых прорезей;
• повреждения торцов и пружин;
• негерметичного соприкасания тарелки и седла.

Причины выхода этого узла различные. Замена клапанов может понадобиться из-за перегрева двигателя, повреждения других деталей ГРМ, попадания в цилиндры различных посторонних предметов, недостаточной смазки (некачественного моторного масла или наличия в нем топлива), ошибочно настроенных фаз газораспределения. И еще необходима регулировка клапанов. Неверный зазор между штоком и направляющей втулкой – характерная неисправность.

Иногда приходится заменить распредвал по целому ряду причин, среди которых износ основных элементов, механические повреждения, недостаток смазки. Основные поломки:

• повреждения опорных шеек (задиры, царапины);
• деформация кулачков (образование задиров);
• прогиб и трещины распредвала (это происходит тогда, когда поршень и Клапана соударяются).

Существуют и другие причины, которые обуславливают необходимость купить распредвал, а затем заменить распредвал в нашем техцентре.

Замена коленвала зачастую связана с его износом и деформацией, основные неисправности:

• износ и механическая деформация (задиры, царапины) шеек, как коренных, так и шатунных;
• повреждения конструкции в целом (трещины, загиб, в ряде случаев причина – поврежденный шатун или поршень из-за гидроудара или попадания какого-то постороннего предмета прямо в цилиндр);
• изношенность сальников.

Существуют и другие. Еще одна нехорошая поломка, с которой приходится бороться мотористам нашего техцентра путем использования статической и динамической балансировки, – дисбаланс коленвала и других узлов.

Кроме того, в моторном цеху, на высокоточном оборудовании можно заказать , что гораздо дешевле, покупки нового коленвала.

Шатун подвержен износу. Запомните это. Иногда мастера некоторых автосервисов совсем не обращают внимания или экономят время, а ведь могут быть:

• деформация ВГШ и НГШ (образование задиров и критический износ);
• загиб и скручивание стержня;
• трещины;
• повреждения крепежных элементов НГШ.

Причин, по которым шатун может выйти из строя, масса. Во многом все связано с моторным маслом (не хватает, с примесями, разбавлено топливом), работой силового агрегата (длительная эксплуатация, гидроудар, попадание различных посторонних предметов прямо в цилиндры) и неквалифицированным обслуживанием узла.

Поршень работает в очень сложных условиях, из-за чего может понадобиться замена поршней, зачастую приходится нашим мастерам заменить кольца. Основные неисправности:

• механическая деформация головки, образование задиров, разрушение перемычек между каналами;
• повреждение днища (появление радиальных трещин, выжженные места, если двигатель дизельный);
• механические повреждения юбки, в частности, места под поршневой палец;
• изношенные поршневые кольца и нарушение зазора.

Основные причины, из-за которых поршень повреждается, – поломки в системах смазки, охлаждения, подачи топлива, нарушение соосности между такими элементами как коленвал и поршневой палец, тяжелые эксплуатационные условия.

Главные причины выхода из строя маховика это:

• изношенность зубчатого венца и прилегающей поверхности;
• биение;
• дефекты на прилегающей поверхности.

Причины поломки маховика заключаются в тяжелых условиях эксплуатации, естественном износе, механических воздействиях, неквалифицированном обслуживании и ряде других факторов.

Диагностика, замена и ремонт

Неисправности КШМ и ГРМ в техническом выявляются путем разборки и дефектовки двигателя, а также с использованием целого ряда других методик, включая инструментальную диагностику при помощи специальных инструментов и приборов. Обязательно проверяются и смежные системы. На работу этих узлов влияют системы смазки, зажигания, охлаждения, подачи топлива, впускная и выпускная, работа электроники (ЭБУ и датчиков при наличии).

Если неисправны Клапана, то выявляются причины поломки. В целом у нас может производиться замена клапанов, втулки, правка седла, а также шлифовка фаски и торца, целый ряд других операций, например, связанных с заменой иных деталей и узлов ГРМ, поломка которых привела к проблемам с клапаном.

Обязательно при любых обстоятельствах производится регулировка Клапана (существующего зазора между штоком и втулкой).

Распредвал – деталь очень важная, если он неисправен, то могут сказать «прощай» Клапана, ГБЦ и даже блок, если очень сильно не повезет. В нашем техцентре производится дефектовка узла. Если потребуется, мотористы могут заменить распредвал или провести шлифовку коленвала, иногда возможна шлифовка шеек, установка втулок или вкладышей. Купить распредвал для определенного двигателя можно в автомагазине, который работает при техническом .

Замена коленвала или расточка коленвала– один из основных видов работ, которые выполняют наши механики, зачастую наряду с такой услугой как капитальный ремонт двигателя. Если повреждения не слишком серьезные, может выполняться шлифовка шеек коленчатого вала, установка вкладышей, обработка упорных фланцев, вырезание посадочных мест и шпоночных пазов.

Что касается шатуна. Во многих автосервисах мотористы на эту деталь внимания не обращают, даже при капитальном ремонте мотора, а дальше большое горе и дорогостоящий ремонт. Наши механики обязательно проверяют шатун, например, геометрия отверстий оценивается нутромером, а непараллельность осей поршневой и кривошипной головок при помощи специального измерительного прибора и проверочной плиты. Зачастую шатун ремонтопригоден, выполняется обработка поверхностей, хонингование, замена втулок, расточка отверстий и другие услуги. Иногда приходится шатун менять. Все во многом предопределяется не только характером повреждений, но и конструкционными особенностями узла.

Поршень и поршневые кольца – расходные материалы. Поэтому выполняется замена поршней и наши мастера могут заменить кольца.

Маховик лучше заменить, реставрация может выйти гораздо дороже. Все напрямую зависит от характера и степени повреждений. Также в нашем техцентре проводится шлифовка, очистка, смазка узла.

Необходим ремонт двигателя, его основных элементов в Казани?

Обращайтесь в технический 7 дней в неделю.

ул. Гвардейская, д 53, к. 2

Записаться на ремонт

Действующие акции

Акция

Выгодная замена масла

Что такое ДВС?

ДВС (двигатель внутреннего сгорания) – один из самых популярных видов моторов. Это тепловой двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно внутри него самого – во внутренней камере. Дополнительные внешние носители не требуются.

ДВС работает, благодаря физическому эффекту теплового расширения газов. Горючая смесь в момент воспламенения смеси увеличивается в объёме, и освобождается энергия.

Вне зависимости от того, о каком из ДВС идёт речь – о ДВС с искровым зажиганием – двигателе Отто (это, прежде всего, инжекторный и карбюраторный бензиновые двигатели) или о ДВС с воспламенением от сжатия (дизельный мотор, дизель) сила давления газов воздействует на поршень ДВС. Без поршня сложно представить большинство современных ДВС. В том числе, он есть даже у комбинированного ДВС. Только в последнем, кроме поршня, мотору работать помогает ещё и лопаточное оборудование (компрессоры, турбины).

Бензиновые, дизельные поршневые ДВС – это двигатели, с которыми мы активно встречаемся на любом транспорте, в том числе легковом, а ДВС, работающие не только за счёт поршня, но и за счёт компрессора, турбины – это решения, без которых сложно представить современные суда, тепловозы, автотракторную технику, самосвалы высокой грузоподъёмности, т.е. транспорт, где нужны двигатели средней (> 5 кВт) или высокой мощности (> 100 кВт).

Без двигателя внутреннего сгорания невозможно представить движение практически любого транспорта (кроме электрического) – автомобилей, мотоциклов, самолётов.

• Несмотря на то, что технологии, в том числе, в транспортной сфере, развиваются семимильными шагами, ДВС на авто человечество будет устанавливать еще долго. Даже концерн Volkswagen, который, как известно, готовит масштабную программу электрификации модельного ряда своих двигателей, пока не спешит отказываться от ДВС. Открытой является информация, что автомобили с ДВС будут выпускаться не только в ближайшие 5, но и 30 лет. Да, время разработок новых ДВС у концерна уже подходит к финальной стадии, но производство никто сворачивать не будет. Нынешние актуальные разработки будут использоваться и впредь. Некоторые же концерны по производству авто и вовсе не спешат переходить на электромоторы. Это можно обосновать и экономически, и технически. Именно ДВС из всех моторов одни из наиболее надежных и при этом дешёвых, а постоянное совершенствование моделей ДВС позволяет говорить об уверенном прогрессе инженеров, улучшении эксплуатационных характеристик двигателей внутреннего сгорания и минимизации их негативного влияния на атмосферу.
• Современные дизельные двигатели внутреннего сгорания позволяют снизить расход топлива на 25-30 %. Лучше всего такое уменьшение расхода топлива смогли достигнуть производители дизельных ДВС. Но и производители бензиновых двигателей внутреннего сгорания активно удивляют. Ещё в 2012-м году назад американский концерн Transonic Combustion (разработчик так называемых сверхкритических систем впрыска топлива) впечатлил решением TSCiTM. Благодаря новому подходу к конструкции топливного насоса и инжекторам, бензиновый двигатель стал существенно экономичней.
• Большие ставки на ДВС делает и концерн Mazda. Он акцентирует внимание на изменении конструкции выпускной системы. Благодаря ей улучшена продувка газов, повышена степень их сжатия, а, вместе с тем, снижены и обороты (причём сразу на 15%). А это и экономия расхода топлива, и уменьшение вредных выбросов – несмотря на то, что речь идёт о бензиновом двигателе, а не о дизеле.

Mercedes-Benz 260D, 1936

Между появлением первого дизельного двигателя и началом широкого применения дизелей в автомобильной промышленности — настоящая временная пропасть. На фото — первый серийный легковой автомобиль с дизельным двигателем, Mercedes-Benz 260D образца 1936 года.
Между появлением первого дизельного двигателя и началом широкого применения дизелей в автомобильной промышленности — настоящая временная пропасть. На фото — первый серийный легковой автомобиль с дизельным двигателем, Mercedes-Benz 260D образца 1936 года.

А вот первой серийной легковой машиной с дизелем под капотом принято считать Mercedes-Benz 260D. Компания представила его в 1936 году на выставке в Берлине. Двигатель объемом 2,6 литра развивал 45 л.с., потреблял менее 10 литров топлива на 100 км пробега и… без глобальных изменений дожил до 1980-х годов XX века. Модификации этого двигателя устанавливались на Mercedes-Benz W123, которые до сих пор можно встретить на наших дорогах.

Первый легковой автомобиль с турбонаддувом

Готлиб Даймлер и Рудольф Дизель экспериментировали с наддувом практически с момента создания своих первых двигателей — под занавес девятнадцатого века. Однако на первых порах сфера применения турбокомпрессоров ограничивалась корабельными, а затем — авиационными двигателями. Первыми серийными легковыми автомобилями с турбонаддувом стали… Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire, дебютировавшие лишь в 1960-х.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

При разнообразии конструктивных решений устройство у всех ДВС схоже. Двигатель внутреннего сгорания образован следующими компонентами:

• Блок цилиндров
  . Блоки цилиндров – цельнолитые детали. Более того, единое целое они составляют с картером (полой частью). Именно на картер ставят коленчатый вал). Производители запчастей постоянно работают над формой блока цилиндров, его объемом. Конструкция блока цилиндров ДВС должна чётко учитывать все нюансы от механических потерь до теплового баланса.
• Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)
  – узел, состоящий из шатуна, цилиндра, маховика, колена, коленвала, шатунного и коренного подшипников. Именно в этом узле прямолинейное движение поршня преобразуется непосредственно во вращательное. Для большинства традиционных ДВС КШМ – незаменимый механизм. Хотя ряд инженеров пытаются найти замену и ему. В качестве альтернативы КШМ может рассматриваться, например, система кинематической схемы отбора мощности (уникальная российская технология, разработка научных сотрудников из «Сколково», направленная на погашение инерции, снижение частоты вращения, увеличение крутящего момента и КПД).

Газораспределительный механизм (ГРМ). Присутствует у четырехтактных двигателей (что это такое, ещё будет пояснено в блоке, посвященном принципу работы ДВС). Именно от ГРМ зависит, насколько синхронно с оборотами коленчатого вала работает вся система, как организован впрыск топливной смеси непосредственно в камеру, под контролем ли выход из нее продуктов сгорания.

Основным материалом для производства ГРМ выступает кордшнуровая или кордтканевая резина. Современное производство постоянно стремится улучшить состав сырья для оптимизации эксплуатационных качеств и повышения износостойкости механизма. Самые авторитетные производители ГРМ на рынке – Bosch, Lemforder, Contitech (все – Германия), Gates (Бельгия) и Dayco (США).

Автомобили с двигателем внутреннего сгорания

В 1960 году Этьен Ленуар создал первый двигатель внутреннего сгорания. Его изобретение дало сильнейший толчок автомобилестроению. ДВС обладали высокими мощностными характеристиками, а также их запас хода выгодно отличался от любых аналогов.

Официально создателем первого автомобиля, оснащенного бензиновым двигателем, является Карл Бенц. Агрегат получил название Motorwagen, он был создан в 1885 году. Запатентовали машину только к концу 1886. Это была трехколесная самоходная тележка. Она получила мотор объемом 0,9 литра, мощность мотора была всего 0,9 лошадиных сил. Агрегат весил около 100 килограммов.

Позже моторы подверглись доработке, и их мощность поднялась до 3 л.с. Финальной версией был двигатель объемом 1990 куб. см, его оснастили вертикальным цилиндром, а также реализовали двухклапанный механизм газораспределения. Шасси было очень простым — сварная конструкция из стальных труб. О подвеске говорить и не стоит: спереди простая вилка, сзади ось и два колеса. Сцепления также не было, коробка передач отсутствовала. Автомобиль оснащали ленточным тормозом, который взаимодействовал со шкивом ременной передачи.

Motorwagen — первый запатентованный автомобиль в мире. Назвать его машиной сложно, скорее, это самоходная повозка.

1889 год порадовал всех новым серийным автомобилем. Готлиб Даймлер и господин Майбах наладили производство первой 4-х экипажной повозки. Ее максимальная скорость составляла 16 км/ч. Она также имела внушительный запас хода. Автомобиль представили на Парижской выставке машиностроения.

35-сильный Мерседес был произведен в 1901 году. Его экстерьер мало кого оставит равнодушным. Автомобиль получил рессорную подвеску и механическую коробку передач
Господа Даймлер и Бенц создали новую компанию по производству автомобилей, она была названа «Мерседес», в честь дочери Готлиба Даймлера. Первым автомобилем был Merсedes 35hp, его выпуск начался в 1901 году. Мощностные показатели заложены в названии. Планировалось, что машина станет гоночной, но вскоре было решено использовать ее как массовое транспортное средство. Всех поразила максимальная скорость — авто разгонялось до 75 километров в час, а расход топлива был 20 литров на 100 км. Силовая установка была довольно инновационной: 4-х цилиндровый агрегат объемом 5,9 литра. Двигатель имел 8 клапанов, расположенных с боку, их привод осуществлялся с помощью внешнего распредвала. Также автомобиль оснастили 4-х ступенчатой механической коробкой передач. Технические характеристики машины представлены ниже:

Двигатель Mercedes-Benz 35HP 5.9
Тип	бензиновый
Рабочий объем, куб.см	5910
Число и расположение цилиндров	рядный, 4-х цилиндровый
Мощность, л.с. при об/мин	60 /
Трансмиссия Mercedes-Benz 35HP 5.9
Тип	МКПП
Механическая	4-ступенчатая
Кузов Mercedes-Benz 35HP 5.9
Количество дверей (мест)	(2)
Подвеска Mercedes-Benz 35HP 5.9
Подвеска	на полуэллиптических рессорах
Тормоза Mercedes-Benz 35HP 5.9
Тормоза	барабанные на задних колесах и на трансмиссии
Эксплуатационные показатели Mercedes-Benz 35HP 5.9
Максимальная скорость, км/ч	90 (-)

Принцип работы двигателя

Принцип работы классических двигателей внутреннего сгорания основан на преобразовании энергии вспышки топлива — тепловой энергии, освобождённой от сгорания топлива, в механическую.

При этом сам процесс преобразования энергии может отличаться.

Самый распространённый вариант такой:

• Поршень в цилиндре движется вниз.
• Открывается впускной клапан.
• В цилиндр поступает воздух или топливно-воздушная смесь. (под воздействием поршня или системы поршня и турбонаддува).
• Поршень поднимается.
• Выпускной клапан закрывается.
• Поршень сжимает воздух.
• Поршень доходит до верхней мертвой точки.
• Срабатывает свеча зажигания.
• Открывается выпускной клапан.
• Поршень начинает двигаться вверх.
• Выхлопные газы выдавливаются в выпускной коллектор.

Если используется дизельное топливо, то искра не принимает участие в запуске двигателя, дизельное топливо зажигается при сжатии само.

При этом для понимания принципа работы важно не просто учитывать физическую последовательность, а держать под контролем всю систему управления. Наглядно понять её помогает схема учебного модуля ELECTUDE.

Обратите внимание, в дистанционных курсах обучения на платформе ELECTUDE при изучении системы управления дизельным двигателем она сознательно разбирается обособленно от системы регулирования впрыска топлива. Очень грамотный подход. Многим учащимся действительно сложно сразу разобраться и с системой управления, и с системой впрыска. И для того, чтобы хорошо усвоить материал, грамотно двигаться именно пошагово.

Но вернёмся к работе самого двигателя. Рассмотренный принцип работы актуален для большинства ДВС, и он надёжен для любого транспорта, включая грузовые автомобили.

Фактически у устройств, работающих по такому принципу, работа строится на 4 тактах (поэтому большинство моторов называют четырёхтактными):

• Такт выпуска.
• Такт сжатия воздуха.
• Непосредственно рабочий такт – тот самый момент, когда энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую (для запуска коленвала).
• Такт открытия выпускного клапана – необходим для того, чтобы отработанные газы вышли из цилиндра и освободили место новой порции смеси топлива и воздуха

4 такта образуют рабочий цикл.

При этом три такта – вспомогательные и один – непосредственно дающий импульс движению. Визуально работа четырёхтактной модели представлена на схеме.

Но работа может основываться и на другом принципе – двухтактном. Что происходит в этом случае?

• Поршень двигается снизу-вверх.
• В камеру сгорания поступает топливо.
• Поршень сжимает топливно-воздушную смесь.
• Возникает компрессия. (давление).
• Возникает искра.
• Топливо загорается.
• Поршень продвигается вниз.
• Открывается доступ к выпускному коллектору.
• Из цилиндра выходят продукты сгорания.

То есть первый такт в этом процессе – одновременный впуск и сжатие, второй — опускание поршня под давлением топлива и выход продуктов сгорания из коллектора.

Двухтактный принцип работы

– распространённое явление для мототехники, бензопил. Это легко объяснить тем, что при высокой удельной мощности такие устройства можно сделать очень лёгкими и компактными.

Важно! Кроме количества тактов есть отличия в механизме газообмена.

В моделей, которые поддерживают 4 такта, газораспределительный механизм открывает и закрывает в нужный момент цикла клапаны впуска и выпуска.

Принцип работы и устройство двигателя

Двигатель внутреннего сгорания называется так потому что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях. Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, образующихся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя. Выделяемая в этом процессе энергия преобразуется в механическую работу.

В процессе эволюции ДВС выделились несколько типов двигателей, их классификация и общее устройство:

Далее рассматриваются только поршневые двигатели, так как только они получили широкое распространение в автомобильной промышленности. Основные причины тому: надежность, стоимость производства и обслуживания, высокая производительность.

Классификация двигателей

Двигатели разделяют по нескольким параметрам: рабочему циклу, типу конструкции, типу подачи воздуха.

Классификация двигателей в зависимости от рабочего цикла

В зависимости от цикла, описывающего термодинамический (рабочий процесс), выделяют два типа моторов:

• Ориентированные на цикл Отто
  . Сжатая смесь у них воспламеняется от постороннего источника энергии. Такой цикл присущ всем бензиновым двигателям.
• Ориентированные на цикл Дизеля
  . Топливо в данном случае воспламеняется не от искры, а непосредственно от разогретого рабочего тела. Такой цикл лежит в основе работы дизельных двигателей.

Чтобы работать с современными дизельными моторами, важно уметь хорошо разбираться в системе управлениям дизелями EDC (именно от неё зависит стабильное функционирование предпускового подогрева, системы рециркуляции отработанных газов, турбонаддува), особенностях системы впрыска Common Rail (CRD), механических форсунках, лямбда-зонда, обладать навыками взаимодействия с ними.

А для работы с агрегатами, работающими по циклу Отто, не обойтись без комплексного изучения свечей зажигания, системы многоточечного впрыска. Важно отличное знание принципов работы датчиков, каталитических нейтрализаторов.

И изучение дизелей, и бензодвигателей должно быть целенаправленным и последовательным. Рациональный вариант – изучать дизельные ДВС в виде модулей.

Классификация двигателей в зависимости от конструкции

• Поршневой
  . Классический двигатель с поршнями, цилиндрами и коленвалом. При работе принципа ДВС рассматривалась как раз такая конструкция. Ведь именно поршневые ДВС стоят на большинстве современных автомобилей.
• Роторные (двигатели Ванкеля)
  . Вместо поршня установлен трехгранный ротор (или несколько роторов), а камера сгорания имеет овальную форму. У них достаточно высокая мощность при малых габаритах, отлично гасятся вибрации. Но производителям невыгодно выпускать такие моторы. Производство двигателей Ванкеля дорогостоящее, сложно подстроиться под регламенты выбросов СО2, обеспечить агрегату большой срок службы. Поэтому современные мастера СТО при ремонте и обслуживании с такими автомобилями встречаются крайне редко. Но знать о таких двигателях также очень важно. Может возникнуть ситуация, что на сервис привезут автомобили Mazda RX-8. RX-8 (2003 по 2012 годов выпуска) либо ВАЗ-4132, ВАЗ-411М. И у них стоят именно роторные двигатели внутреннего сгорания.

Классификация двигателей по принципу подачи воздуха

Подача воздуха также разделяет ДВС на два класса

• Атмосферные
  . При движении поршня мотор затягивает порцию воздуха. Для вращения турбины и вдувания сжатого воздуха у турбокомпрессорных двигателей внутреннего сгорания используются непосредственно выхлопные газы.
• Турбокомпрессорные
  . Организована дополнительная подкачка воздуха в камеру сгорания.

Для вращения турбины и вдувания сжатого воздуха у турбокомпрессорных двигателей внутреннего сгорания используются непосредственно выхлопные газы.

Атмосферные системы активно встречаются как среди дизельных, так и бензиновых моделей. Турбокомпрессорные ДВС – в большинстве своём, дизельные двигатели. Это связано с тем, что монтаж турбонаддува предполагает достаточно сложную конструкцию самого ДВС. И на такой шаг готовы пойти чаще всего производители авто премиум-класса, спорткаров. У них установка турбокомпрессора себя оправдывает. Да, такие решения более дорогие, но выигрыш есть в весе, компактности, показателе крутящего момента, уровни токсичности. Более того! Выигрыш есть и в расходе топлива. Его требуется существенно меньше.

Очень часто решения с турбокомпрессором выбирают автовладельцы, которые предпочитают агрессивный стиль езды, высокую скорость.

Преимущества ДВС

• Удобство
  . Достаточно иметь АЗС по дороге или канистру бензина в багажнике – и проблема заправки двигателя легко решаема. Если же на машине установлен электромотор, зарядка доступна пока ещё не во всех местах.
• Высокая скорость заправки двигателя топливом
  .
• Длительный ресурс работы
  . Современные двигатели внутреннего сгорания легко работают в заявленный производителем период (в среднем 100-150 тыс. км. пробега), а некоторые и 300-350 тыс. км пробега. Впрочем, мировой рекордсмен – пробег и вовсе

4 800 000 км. И здесь нет лишних нулей. Такой рекорд установлен на двигателе Volvo» P1800. Единственное, за время работы двигатель два раза проходил капремонт.

Источник https://diacarta.ru/iz-kakogo-metalla-sdelan-dvigatel-avtomobilya/

Источник https://dremel-shop.ru/vidy-motorov/motor-avtomobilya.html

Источник

Источник