Алюмінієвий двигун: плюси, мінуси та особливості

В історії не залишилося ім’я того, хто першим задумався про можливість зниження ваги двигуна шляхом заміни важкого чавуну більш легким алюмінієм при виготовленні блоку циліндрів. Більш міцний і дешевий чавун має в три рази перевищує вагу алюмінію, крім того, він схильний до корозії, володіє значно меншою теплопровідністю.

Відомо, що до 30-х років минулого століття в деяких гоночних автомобілях застосовувався двигун з алюмінію, який містив мокрі чавунні гільзи, які від корпусу блоку розділяла охолоджуюча рідина.

В середині минулого століття така конструкція почала застосовуватися в автомобільній промисловості (як приклад, мотор Москвича-412), однак повністю витіснити чавун не вдалося, так як конструкція була складною технологічно і мала ряд недоліків, серед них:

  1. Низька жорсткість блоку.
  2. Підвищене навантаження на гільзи.
  3. Схильність до «продування» прокладки.

Однак до 2005 р вже половина автомобілів мала алюмінієві блоки циліндрів, і з кожним роком їх кількість стрімко зростає.

Особливості чавунного блоку циліндрів

У більшості двигунів блок циліндрів відливають з сірого легованого чавуну, який потім піддають механічній обробці. Чавун, зокрема, легований, відрізняється високою міцністю і має низький коефіцієнт тертя між матеріалами, з яких виготовлені поршневі кільця і ??поршні. Як позитивним є той факт, що чавунні стінки циліндрів відрізняються більш високу зносостійкість.

Основний недолік чавунних блоків циліндрів – це їх велику питому вагу. Щоб поліпшити динаміку автомобіля світові виробники шукають шляхи зменшення ваги за рахунок його складових, в тому числі і двигуна. Сьогодні у багатьох сучасних автомобілях варто алюмінієвий блок циліндрів двигуна. Алюміній, крім своєї невеликої ваги, ніяких інших особливих переваг перед чавуном не має.

Особливості алюмінієвого двигуна

Алюмінієві сплави значно м’якше чавуну, тому для додання блоку необхідної жорсткості,
його несучі стіни роблять товщими, додають для жорсткості ребристу систему. Алюміній володіє більш високим коефіцієнтом температурного розширення, це вимагає більш суворого контролю за зазорами між деталями двигуна. З метою зниження ваги, в сучасних автомобілях поршні часто виготовляються з алюмінієвих сплавів, а поверхня циліндрів з інших металів.

Для посилення зносостійкості стінок циліндрів застосовують спеціальні технології, що дозволяють в процесі відливання блоку циліндрів підвищити в поверхневому шарі процентний вміст кремнію, видаляючи при цьому за допомогою хімічних реакцій алюміній. Це дозволяє в рази збільшити рівень зносостійкості стінок циліндрів порівняно з виробами, виготовленими з чавуну.

Щоб знизити коефіцієнт тертя, яке виникає між алюмінієвим блоком і поршнями, останні покривають тонким шаром заліза.

Плюси алюмінієвих блоків циліндрів

Алюмінієві блоки циліндрів витримують температурний режим до + 150-200 ° C. Теплопровідність алюмінієвих сплавів в три рази вище чавунних, це сприяє більш ефективній роботі системи охолодження двигуна. Дуже важливо підібрати алюмінієвий сплав для блоку циліндрів. Він повинен відповідати багатьом технічним вимогам, серед них:

  1. Низька вартість.
  2. Відмінні ливарні властивості.
  3. Добре обробляється різанням.
  4. Несприйнятливість до підвищених температур.

Вибирати алюмінієвий ливарний сплав необхідно на етапі проектування блоку циліндрів. При виборі сплаву необхідно виходити з практичних міркувань, найбільш переважними є високоміцні ливарні сплави, однак, з огляду на їх високу вартість, ливарні властивості і недостатню міцність при підвищенні температури, краще від них відмовитися.

Найчастіше застосовуються сплави, що не відповідають жорстким вимогам по домішках і забруднень, але які досить наблизилися до вимог, що пред’являються для сплавів з первинного алюмінію.

Недоліки алюмінієвих двигунів

Відомо, що алюмінієві сплави, що застосовуються для виготовлення блоків циліндрів, мають недостатню твердість і зносостійкість, тому в блоках циліндрів широко застосовуються чавунні втулки. Найчастіше чавунні втулки встановлюють за допомогою їх приміщення в ливарну форму блоку перед заливкою. Чавунні втулки можуть також встановлюватися шляхом гарячого запресування. Щоб створити міцну і зносостійку поверхню ковзання блоку циліндрів використовують різні методи напилення: плазмові, термічні, електродуги і ін.

Ссылка на основную публикацию