Tai yra didžiausios ir sunkiausios variklio dalys, pagamintos liejant ir vėliau apdirbtos. Skysčiu aušinamame variklyje aplink cilindrus yra aušinimo skysčio kanalai, kurie sudaro vandens apvalkalą.
Ryžiai. Aliuminio V8 variklio blokas su įspaustais „sausais“ įdėklais.
Oru aušinami variklio cilindrai dažniausiai gaminami atskirai ir turi briauneles, kad padidėtų aušinamo paviršiaus plotas.
Cilindrų bloko apačia dažniausiai apdirbama taip, kad tilptų į alkūninio veleno pagrindinį guolių bloką ir pritvirtintų alyvos indą. Didelę reikšmę turi atstumas tarp gretimų cilindrų. Atstumo didinimas leidžia padidinti bloko standumą ir suteikia galimybę dar labiau padidinti [[Variklio darbinis tūris | variklio darbinis tūris]] padidinus cilindrų skersmenį (paprasčiausias būdas gauti skirtingos galios variklio modifikacijas). Kita vertus, tai padidina bendrus variklio matmenis ir jo svorį. Pastaruoju metu kai kurie automobilių variklių gamintojai gamina cilindrų blokus, kuriuose gretimi cilindrai liečiasi su sienomis (vadinamuosius Siamo blokus). Šis metodas leidžia gauti gana tvirtą, palyginti mažo dydžio, struktūrą. Cilindrų bloko standumas daugiausia lemia variklio triukšmo charakteristikas.
Ryžiai. Dviejų taktų oru aušinamo variklio cilindras ir stūmoklis
Ilgą laiką ketus buvo vienintelė medžiaga cilindrų blokams gaminti. Ši medžiaga yra nebrangi, ji pasižymi dideliu stiprumu ir standumu bei geromis liejimo savybėmis. Be to, šlifuoti vidiniai ketaus cilindrų paviršiai pasižymi puikiomis trinties savybėmis ir dideliu atsparumu dilimui. Reikšmingi ketaus trūkumai yra didelė masė ir mažas šilumos laidumas. Dizainerių noras sukurti lengvesnius variklius paskatino sukurti cilindrų blokų iš aliuminio lydinių dizainą. Aliuminis tvirtumu ir atsparumu dilimui gerokai nusileidžia ketui, todėl aliuminio blokas turi turėti daug standžių, o cilindrai dažniausiai yra tie patys ketaus įdėklai, kurie montuojami į aliuminio bloką, pilami arba įspaustas į jį gamybos metu. Jei cilindro įdėklas yra tiesiogiai nuplaunamas aušinimo skysčiu, jis vadinamas "šlapias", O jei ne - "sausas". Drėgni įdėklai turi turėti gerą sandariklį su cilindrų bloko aušinimo ertme.
Ryžiai. Cilindrų blokas su "sausa" mova. Skyriuje aiškiai parodyta, kaip į cilindrų bloką įkišami „sausieji“ įdėklai ir stūmoklių dugne padaryti grioveliai, apsaugantys stūmoklį nuo prisilietimo prie vožtuvų
Daugelio standžių ir ketaus įdėklų naudojimas iš esmės paneigia aliuminio lydinio cilindrų blokų pranašumus. Šiuolaikinių technologijų panaudojimas gamyboje leidžia gaminti lengvus „aliuminio“ variklius, kurių cilindrų blokas neturi ketaus įdėklų. Aliuminio blokelių cilindrų darbiniuose paviršiuose elektrolitiniu būdu sukuriamas padidintas silicio kiekis, o po to cilindrai chemiškai išgraviruojami, kad ant cilindrų darbinio paviršiaus susidarytų dilimui atspari akyta gryno silicio plėvelė, kuri gerai išlaiko tepalą. Be to, ypač dažnai dvitakčiuose varikliuose ant aliuminio cilindro dedamas chromo arba silicio-nikelio lydinio sluoksnis ( nikasil).
Ryžiai. Variklis su aliuminio bloku. Šio kompaktiško, šešių cilindrų, V formos dviejų, 24 vožtuvų, skersai sumontuoto variklio cilindrų blokas yra visiškai pagamintas iš aliuminio lydinio.
Aliuminio cilindrų bloko standumą galima padidinti ne tik naudojant daug standžių, bet ir naudojant specialius kopėčių tarpikliai bloke. Tokios su bloku sujungtos tarpinės, be to, žymiai padidina paties bloko standumą, tarnauja kaip tvirtas pagrindas montuojant alkūninio veleno pagrindinius guolius, o tai padidina jo ilgaamžiškumą. Tokia cilindrų bloko konstrukcija tampa norma gaminant šiuolaikinių lengvųjų automobilių benzininius variklius. Gaminant dyzelinius variklius, kuriuose dėl didelių apkrovų ir didelio triukšmo lygio reikalingas didesnis bloko standumas, dažnai naudojami ketaus cilindrų blokai.
Ryžiai. Kopėčių tipo rėmas bloke. Kopėčių tipo rėmai pakeičia įprastus alkūninio veleno pagrindinių guolių dangtelius šiuolaikinių vidaus degimo variklių konstrukcijoje, suteikia cilindrų blokui didelį standumą ir prailgina alkūninio veleno tarnavimo laiką.
Bet kuris variklis turi sudėtingą struktūrą, kurios kiekvienas elementas yra būtinas tam tikrai užduočiai atlikti. Vienas iš šių elementų yra cilindro galvutė.
Cilindro galvutė yra pagrindinis bet kurio automobilio ar motociklo blokas. Įrenginys reikalingas norint kontroliuoti dujų išmetimą vidaus degimo variklyje. Pagal savo pobūdį cilindro galvutė yra dangtis, dengiantis patį bloką. Cilindro galvutės gaubtas pagamintas iš aliuminio lydinių, gali būti ir iš ketaus. Gamyboje cilindro galvutė yra dirbtinai sendinama. Cilindrų galvučių skaičius tiesiogiai priklauso nuo vidaus degimo variklio tipo, jei tai V formos tipas, kiekvienai eilutei naudojama atskira galvutė.
Cilindro galvutės veikimas labai priklauso nuo galvutės sutankinimo su cilindrų bloku laipsnio. Tai paaiškina faktą, kad viršutinė šios dalies dalis yra šiek tiek siauresnė, palyginti su apatine. Sandarinimo tarpiklis yra tarp galvutės ir paties cilindro bloko.
Cilindro galvutės montavimas ir tvirtinimas atliekamas naudojant kaiščius, kurie yra skirti detalės tvirtinimui. Teisingas montavimas daro didelę įtaką tolesniam cilindro galvutės veikimui. Kiekviena transporto priemonė turi savo taisykles. Dėl šios priežasties neturėtumėte skolintis galvos tvirtinimo schemos iš užsienio automobilio vietiniam automobiliui. Nepamirškite, kad kaiščiai turi tam tikrą priveržimo tvarką, kartu nurodomas reikiamas sukimo momentas. Norint tinkamai sumontuoti cilindro galvutę, naudojamas specialus įrankis - sukimo momento veržliaraktis.
Montuodami ir priverždami cilindro galvutę, pirmiausia turėtumėte pasikliauti montavimo instrukcijomis, o ne grubia fizine jėga. Jei per daug priveržsite cilindro galvutę, gali būti pažeista sandarinimo tarpinė, cilindro galvutės alyvos kanalas ir kiti ne mažiau svarbūs šios sistemos komponentai. Pavyzdžiui, galvutė cilindruose gali įtrūkti, pasikeisti dydis, šio elemento veikimas priklauso nuo viso variklio veikimo, o dėl to ir visos transporto priemonės.
Dizaino elementai
Cilindro galvutės konstrukcija nėra tokia paprasta, kaip atrodo iš pirmo žvilgsnio. Visi šios dalies komponentai bus aprašyti toliau.
Šiuo metu visi cilindro galvutės elementai yra pagaminti iš aliuminio lydinių, anksčiau tam pačiam tikslui buvo naudojamas legiruotas ketus. Kai kuriose transporto priemonėse vis dar sumontuota ketaus cilindro galvutė. Tai paaiškinama tuo, kad ketus labiausiai pateisinamas esant labai aukštai arba labai žemai temperatūrai. Aliuminio lydiniai yra jautriausi deformacijai dėl temperatūros pokyčių. Cilindro galvutės matmenys variklio veikimo metu keičiasi dėl padidėjusios temperatūros.
Cilindro galvutę sudaro šie elementai.
- Sandarinimo tarpiklis.
- Dujų paskirstymo mechanizmas.
- Cilindro galvutės korpusas, čia yra visi aušinimo sistemos mechanizmai ir vamzdžiai, alyvos laidai ir degimo kamera.
- Skyriai, kuriuose vėliau montuojamos uždegimo žvakės.
- Dujų paskirstymo mechanizmo pavara.
- Degimo kamera, kurioje vyksta degimo procesas.
- Čia taip pat yra tūpimo lėktuvai, kurie leidžia išleisti apdorotas dujas.
Kiekvienas iš šių elementų turėtų būti aptartas išsamiau. Cilindro galvutės vožtuvai yra 1 eilėje, kurių kiekvienas pasviręs į cilindrus dvidešimt laipsnių. Naujausios kartos automobiliuose galima naudoti kiek kitokį cilindro galvutės dizaino principą, tačiau apskritai viskas yra maždaug taip pat.
Išsamiau verta pakalbėti apie sandarinimo tarpiklį, kurio pagrindas – sustiprintas asbestas. Šio elemento gamyba būtent iš tokios medžiagos paaiškinama aukšta temperatūra veikiant vidaus degimo varikliui, o tarpinei taip pat taikomas didelis slėgis. Sustiprinta asbesto tarpinė gali užtikrinti visų kanalų ir variklio sistemų sandarumą.
Jei išardysite šio įrenginio priekį, pamatysite, kad čia kartu su grandinės įtempikliu yra dujų paskirstymo mechanizmo pavara. Degimo kameros glaudžiai kontaktuoja su bloku, todėl yra apdorojamos mechaniškai. Suspaudimo kamerų tūriai yra šiek tiek mažesni nei stūmoklių matmenys. Tai paaiškinama tuo, kad veikiant vidaus degimo varikliui, tuo metu, kai stūmokliai yra pakelti, ši konstrukcija leidžia oro mišiniams suktis. Dėl to pagerėja pats degimo procesas.
Kairėje cilindro galvutės pusėje yra kiaurymės uždegimo žvakėms, svirties laikymo sistemos, čia taip pat sumontuotos atraminės poveržlės. Cilindro galvutės viršuje yra dangtelis, kuris varžtais tvirtinamas prie likusios korpuso dalies.
Cilindro galvutėje yra nenuimamų elementų. Čia taip pat yra kreipiančiosios įvorės vožtuvų lizdai, kurie yra būtini dujų paskirstymo mechanizmo sandarumui. Reikėtų pažymėti, kad šie elementai buvo sumontuoti naudojant presavimą. Tai yra, jų neįmanoma pakeisti namuose, turėsite susisiekti su aptarnavimo centru arba naudoti specialią įrangą.
Kai kurie automobilių savininkai cilindro galvutės remonto darbus bando atlikti patys, tačiau tai nerekomenduojama, kitaip galimos neigiamos pasekmės.
- Cilindro galvutės forma gali pasikeisti, dėl to bus pažeistas vožtuvų ir degimo kameros sandarumas.
- Dėl netinkamo šildymo cilindro galvutė taps netinkama naudoti.
- Galimas įtrūkimų ir mikroįtrūkimų susidarymas, todėl teisingas variklio veikimas taps neįmanomas.
Nenuimamų elementų remonto darbai namuose gali lemti tai, kad turėsite įsigyti naują cilindro galvutę. Niekas nesako, kad kompetentingas specialistas nesugebės suremontuoti vienos iš šių dalių, tačiau tai toli gražu ne visada įmanoma.
Diagnostika ir priežiūra
Anksčiau ar vėliau bet kuriam transporto priemonės mechanizmui reikės diagnostikos ir priežiūros, cilindro galvutė nėra taisyklės išimtis. Šiuo klausimu pagrindinė transporto priemonės savininko užduotis yra periodiškai diagnozuoti tuos elementus, kurie dažniausiai sugenda.
- Vožtuvai ir jų sandarikliai.
- Sandarinimo tarpiklis.
Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas tarpinei, jei ji yra susidėvėjusi, gali susimaišyti darbiniai skysčiai, o tai sukels variklio gedimą. Jei aušinimo skystis pateks į darbinę alyvą, ji užvirs. Laikui bėgant tai lems, kad variklio užvesti nebus įmanoma. Šiuo atveju pagrindinis signalas bus temperatūros jutiklis, rodantis vidaus degimo variklio užvirimą. Taip pat galite įvertinti situaciją ištraukę uždegimo žvakes. Kodėl reikalingas remontas? Dažniausiai cilindro galvutės išmontavimo nepavyksta išvengti šiais atvejais.
- Pakeistas cilindro galvutės aukštis.
- Reikėjo paspausti vožtuvus ir lizdus.
- Vienas ar keli vožtuvai nustojo veikti ir juos reikia pakeisti.
- Dangtį reikia šlifuoti.
- Tarpinę reikia pakeisti.
- Būtina atsikratyti mikroįtrūkimų.
Jei suprantate, prie ko prives kiekvienas žingsnis, ir turite reikiamų įrankių, cilindro galvutės remonto darbus galite atlikti namuose, tačiau net ir pažangiausia įranga nepatyrusio savininko rankose nepadės išspręsti problemos.
Jei turite klausimų - palikite juos komentaruose po straipsniu. Mes arba mūsų lankytojai mielai į juos atsakys.
Terminas „short-block“ variklis dažniausiai vartojamas tada, kai viskas labai blogai, o rečiau – kai norisi kažko naujo. Aiškiname: trumpas variklio blokas – tai variklio cilindrų bloko ir keleto variklio komponentų rinkinys, kurio dažniausiai prireikia susidėvėjus stūmokliui kaip brangaus remonto priežastimi. Būtent trumpasis blokas yra puiki alternatyva perkant visą variklį, nes susidėvėjus stūmoklių grupei daugelis variklio dalių iš tikrųjų nesusidėvi ir jų nereikia keisti, todėl daugeliui pirkti nėra prasmės. visas variklio agregatas, o trumpasis blokas yra specialiai sukurtas taip, kad jame būtų tik būtiniausios atsarginės dalys. Antras atvejis (kai norisi kažko naujo), kai trumpas blokas yra ne tik alternatyva sukomplektuotam varikliui, o priemonė pagerinti automobilio dinamiką – toks trumpas blokas gali turėti didesnio diametro cilindrus su stūmokliais.
Į trumpo bloko variklį dažniausiai įeina stūmokliai su žiedais (jau įspausti į cilindrų bloką), švaistikliai ir alkūninis velenas. Trumpiems blokams visada reikia sumontuoti papildomas vidines dalis, kurios apima (bet tuo neapsiribojant):
- alyvos siurblys,
- aliejaus keptuvė,
- išmetimo kolektorius,
- cilindro galvutė (cilindro galvutė),
- tarpinės.
Tačiau trumpasis blokas skiriasi nuo trumpojo bloko, o tam tikrų komponentų rinkinys priklauso nuo variklio modelio ir automobilio. Galima įsigyti daug trumpų blokų su skirstomaisiais velenais ir daugybe papildomų dalių (įskaitant tarpiklius, nedidelį skaičių jutiklių).
Trumpo bloko 4 cilindrų variklis su stūmoklių komplektu, švaistikliais ir alkūniniu velenu
Tačiau yra ir vadinamasis ilgas blokas - tai patobulintas ir išsamesnis trumpasis blokas, kurį sudaro, be to, kas yra trumpame bloke, dar viena cilindro galvutė, alyvos bakas, išmetimo kolektorius, vožtuvo dangtis ir skaičius. kitų dalių. Tiesą sakant, ilgas blokas yra beveik visas variklis.
Civilinių automobilių statyba yra labai konservatyvi pramonė. Visas tas pats alkūninis velenas, stūmokliai, cilindrai, vožtuvai, kaip ir prieš 100 metų. Nuostabios švaistikliai be strypų, ašinės ir kitos schemos jokiu būdu nenori būti pristatomos, įrodančios jų nepraktiškumą. Net Wankel variklis, didelis šeštojo dešimtmečio proveržis, iš esmės yra praeitis.
Visos šiuolaikinės „naujovės“, jei atidžiau pažvelgsite, tėra penkiasdešimties metų senumo lenktyninių technologijų įdiegimas, pagardintas pigia elektronika, gaminant tikslesnį aparatinį valdymą. Vidaus degimo variklių kūrimo pažanga labiau susijusi su nedidelių pokyčių, o ne pasaulinių proveržių sinergija.
O skųstis yra kaip nuodėmė. Apie patikimumą ir prižiūrimumą šį kartą nekalbėsime, tačiau šiuolaikinių variklių galia, švara ir efektyvumas septintojo dešimtmečio žmogui atrodytų kaip tikras stebuklas. O jei atsuktumėte dar kelis dešimtmečius?
Prieš šimtą metų varikliai vis dar buvo karbiuruoti, su magnetiniu uždegimu, dažniausiai su žemesniu vožtuvu ar net su „automatiniu“ įleidimo vožtuvu... Ir apie jokį kompresorių jie net negalvojo. O senuose, senuose varikliuose nebuvo tos dalies, kuri dabar yra pagrindinis jo komponentas – cilindrų bloko.
Prieš įgyvendinant bloką
Pirmieji varikliai turėjo karterį, cilindrą (arba kelis cilindrus), bet jie neturėjo bloko. Nustebsite, bet konstrukcijos pagrindas - karteris - dažnai buvo nesandarus, stūmokliai ir švaistikliai buvo atviri visiems vėjams, buvo sutepti iš tepalo lašeliniu būdu. O patį žodį „karteris“ sunku pritaikyti konstrukcijai, kuri išlaiko santykinę alkūninio veleno ir cilindro padėtį ažūrinių laikiklių pavidalu.
Stacionarieji varikliai ir laivų varikliai turi panašią schemą iki šių dienų, o automobilių vidaus degimo varikliams vis tiek reikėjo daugiau sandarumo. Keliai visada buvo dulkių šaltinis, kuris labai kenkia mechanizmams.
„Sandarinimo“ srities pradininkė yra įmonė „De Dion-Bouton“, kuri 1896 metais išleido seriją variklių su cilindriniu uždaru karteriu, kurio viduje buvo alkūninis mechanizmas.
Tiesa, dujų paskirstymo mechanizmas su kumšteliais ir stūmikliais dar buvo atidarytas – tai buvo daroma dėl geresnio aušinimo ir remonto. Beje, iki 1900 metų ši prancūzų kompanija pasirodė esanti didžiausia automobilių ir vidaus degimo variklių gamintoja pasaulyje, išleidusi 3200 variklių ir 400 automobilių, tad dizainas turėjo didelę įtaką variklių gamybos raidai.
...ir čia ateina Henris Fordas
Pirmasis masinės gamybos dizainas su kietu cilindrų bloku vis dar yra vienas iš daugiausiai masiškai gaminamų automobilių istorijoje. 1908 metais pristatytas Ford T turėjo keturių cilindrų variklį su ketaus cilindro galvute, apatiniais vožtuvais, ketaus stūmokliais ir ketaus cilindrų bloką. Variklio tūris buvo gana „suaugęs“ tiems laikams, 2,9 litro, o galia - 20 litrų. Su. ilgą laiką buvo laikomas gana vertu rodikliu.
Tais metais brangesnės ir sudėtingesnės konstrukcijos turėjo atskirus cilindrus ir karterį, prie kurio jie buvo pritvirtinti. Cilindrų galvutės dažnai buvo individualios, o visa cilindro galvutės konstrukcija ir pats cilindras buvo pritvirtintas prie karterio smeigėmis. Po tendencijos didinti agregatus, karteris dažnai liko atskira dalimi, tačiau dviejų ar trijų cilindrų blokai vis tiek buvo nuimami.
Ką reiškia atskirti cilindrus?
Dizainas su atskirais nuimamais cilindrais dabar atrodo kiek neįprastai, tačiau prieš Antrąjį pasaulinį karą, nepaisant Henry Fordo naujovių, tai buvo viena iš labiausiai paplitusių schemų. Lėktuvų varikliuose ir oru aušinamuose varikliuose jis buvo išsaugotas iki šių dienų. O „oro bokseris“ Porsche 911 serijos 993 iki 1998 metų neturėjo cilindrų bloko. Tai kam atskirti cilindrus?
Atskiros dalies formos cilindras iš tikrųjų yra gana patogus. Jis gali būti pagamintas iš plieno arba bet kokios kitos tinkamos medžiagos, pavyzdžiui, bronzos ar ketaus. Jei reikia, vidinį paviršių galima padengti chromo arba nikelio turinčių lydinių sluoksniu, todėl jis labai sukietėja. Ir lauke sukurti išvystytus marškinius oro aušinimui. Palyginti kompaktiško mazgo apdirbimas bus tikslus net ir gana paprastose mašinose, o gerai paskaičiavus tvirtinimą, šiluminės deformacijos bus minimalios. Galite atlikti galvaninį paviršiaus apdorojimą, nes dalis yra maža. Jei toks cilindras yra susidėvėjęs ar kitaip pažeistas, jį galima išimti iš karterio ir sumontuoti naują.
Taip pat yra daug minusų. Be didesnių kainų ir aukštų kokybės reikalavimų variklių su atskirais cilindrais surinkimui, rimtas trūkumas yra mažas šios konstrukcijos standumas. Tai reiškia padidėjusias apkrovas ir stūmoklių grupės susidėvėjimą. O derinti „atskyrimo principą“ su vandens aušinimu nėra labai patogu.
Varikliai su atskirais cilindrais labai ilgam paliko pagrindinį srautą - minusai buvo didesni. Iki trečiojo dešimtmečio vidurio tokių dizainų automobilių pramonėje beveik nebuvo. Įvairių kombinuotų konstrukcijų, pavyzdžiui, su kelių cilindrų blokais, bendru karteriu ir bloko galvute, pasitaikė nedidelio masto prabangiuose automobiliuose su dideliais varikliais (galite prisiminti beveik pamirštą „Delage“ prekės ženklą), tačiau iki 30-aisiais viskas išmirė.
Geležinės konstrukcijos pergalė
Šiandien mums pažįstamas dizainas laimėjo dėl savo paprastumo ir mažų gamybos sąnaudų. Didelis liejinys, pagamintas iš pigios ir patvarios medžiagos po tikslaus apdirbimo vis dar yra pigesnis ir patikimesnis nei atskiri cilindrai ir kruopštus visos konstrukcijos surinkimas. O apatinių vožtuvų variklių vožtuvai ir skirstomasis velenas yra čia pat, bloke, o tai dar labiau supaprastina dizainą.
Aušinimo sistemos apvalkalas buvo išlietas bloko ertmių pavidalu. Ypatingais atvejais galėjo būti naudojami ir atskiri cilindrų įdėklai, tačiau Ford T variklis tokių smulkmenų neturėjo. Ketaus stūmokliai su plieniniais suspaudimo žiedais veikė tiesiai ant ketaus cilindro. Ir, beje, įprastos formos alyvos grandiklio žiedo ten nebuvo, jo vaidmenį atliko apatinis trečiasis suspaudimo žiedas, esantis žemiau stūmoklio kaiščio.
Šis „visiškai ketaus“ dizainas įrodė savo patikimumą ir gamybiškumą per daugelį gamybos metų. Ir jį iš Ford daug metų perėmė tokie masiniai gamintojai kaip GM.
Tiesa, išlieti blokus su dideliu cilindrų skaičiumi pasirodė technologiškai sudėtinga užduotis, o daugelis variklių turėjo du ar tris pusblokus su po kelis cilindrus kiekviename. Taigi, trisdešimtmečių eilėje „šešetukai“ kartais turėjo du trijų cilindrų pusblokus, o net eiliniai „aštuoniukai“ buvo dar labiau pagaminti pagal šią schemą. Pavyzdžiui, galingiausias Duesenberg Model J variklis buvo pagamintas tokiu būdu: du pusblokai buvo uždengti viena galvute.
Tačiau iki ketvirtojo dešimtmečio pradžios pažanga leido sukurti tokio ilgio tvirtus blokus. Pavyzdžiui, „Chevrolet Straight-8“ „Flathead“ blokas jau buvo vientisas, tai sumažino alkūninio veleno apkrovą.
Ketaus įvorės ketaus bloke taip pat buvo gana geras sprendimas. Didelio stiprumo legiruotas chemiškai atsparus ketus buvo brangesnis nei įprastai, iš jo nebuvo prasmės lieti viso didelio bloko. Tačiau palyginti maža „šlapia“ arba „sausa“ rankovė pasirodė geras pasirinkimas.
Esminė variklių konstrukcija, įvaldyta prieškario metais, nesikeičia jau daug dešimtmečių iš eilės. Daugelio šiuolaikinių variklių cilindrų blokai yra išlieti iš pilkojo ketaus, kartais su didelio stiprumo įdėklais viršutinėje negyvojo centro zonoje. Pavyzdžiui, visiškai modernus Renault Kaptur su F4R varikliu turi ketaus bloką, kurį ruošiamės aptarnauti. Ketaus ypač naudinga tuo, kad iš jo pagamintą bloką galima nesunkiai suremontuoti didesnio skersmens gręžtiniais cilindrais. Nebent, žinoma, gamintojas gamina „remontinio“ dydžio stūmoklius.
Tiesa, bėgant metams kaladėlės tampa vis „ažūresnės“ ir ne tokios masyvios. Ankstyvųjų blokų skaičius sunku rasti, bet paimkime dvi variklių šeimas, kurių skirtumas kiek daugiau nei 10 metų. Dešimtojo dešimtmečio vidurio GM Gen II serijos bloke variklių sienelių storis svyravo nuo 5 iki 9 mm. Šiuolaikinis 2000-ųjų pabaigos VW EA888 jau turi nuo 3 iki 5. Tačiau mes akivaizdžiai žengiame į priekį ...
Padaryti bloką lengvesnį
Sienų retinimas, kurį dizaineriai pastaraisiais metais daro įtemptai ir iš esmės, kaip suprantate, nėra vienintelis būdas sumažinti bloko svorį. 1920-aisiais ir 1930-aisiais apie svorio ir degalų taupymą buvo galvojama daug mažiau nei dabar, tačiau buvo atlikti pirmieji supaprastinimo bandymai. Ir net tada jie galvojo naudoti aliuminį.
To laikmečio lenktyniniuose ir sportiniuose automobiliuose buvo galima rasti aliuminio karterio ir bloko galvutės su geležiniu cilindrų blokų liejiniu simbiozę. Tada pažanga metalo apdirbimo srityje leido sukurti patogesnę tokios simbiozės versiją. Cilindrų blokas išliko tvirtas, tačiau buvo išlietas iš aliuminio, todėl jo svoris sumažėjo tris ar keturis kartus, įskaitant ir dėl geriausių metalo liejimo savybių. Patys cilindrai buvo pagaminti iš ketaus rankovių, kurios buvo suspaustos į bloką.
Rankovės buvo skirstomos į „sausas“ ir „šlapias“, skirtumas paprastai aiškus iš pavadinimo. Blokeliuose su sausa mova jis buvo įkišamas į aliuminio cilindrą (arba aplink jį buvo išlietas blokas) su interferenciniu tvirtinimu, o „šlapioji“ įvorė buvo tiesiog pritvirtinta bloke apatiniu galu, o kai cilindro galvutė buvo įrengtas, aplink ją esanti ertmė virto aušinimo apvalkalu. Antrasis variantas tuo metu pasirodė perspektyvesnis, nes supaprastino liejimą ir sumažino dalių masę. Tačiau ateityje augantys konstrukcijų standumo reikalavimai ir tokių variklių surinkimo sudėtingumas paliko šią technologiją už pažangos.
Sausos rankovės aliuminio bloke vis dar yra labiausiai paplitęs variantas gaminant detalę. Ir vienas sėkmingiausių, nes ketaus įvorė pagaminta iš aukštos kokybės legiruoto ketaus, aliuminio blokas yra standus ir lengvas. Be to, teoriškai ši konstrukcija taip pat yra prižiūrima, kaip ir ketaus blokai. Juk susidėvėjusią rankovę galima „nuimti“ ir įspausti naują.
Kas toliau?
Vienintelė iš esmės nauja pastarųjų metų technologija – dar lengvesni blokeliai su itin tvirtu ir itin plonu sluoksniu, užpurkštu ant vidinio cilindrų paviršiaus. Aš jau rašiau išsamiai apie ir net apie panašius dizainus - nėra prasmės kartoti. Konceptualiai turime tą patį XX amžiaus trečiojo dešimtmečio vidaus degimo variklį. Ir yra pagrindo manyti, kad iki „vidaus degimo eros“ pabaigos, kai prisiminsime elektromobilius, skystųjų angliavandenilių varikliai išliks maždaug tokie patys.
Cilindrų blokas
Cilindrų blokas arba karteris yra variklio pagrindas. Ant jo ir jo viduje yra pagrindiniai variklio sistemų mechanizmai ir dalys. Cilindrų blokas gali būti liejamas iš pilkojo ketaus (automobilių varikliai ZIL-130, MA3-5335, KamAE-5320) arba aliuminio lydinio (automobilių varikliai GAZ-24 Volga, GAE-53A ir kt.). Horizontali pertvara padalija cilindrų bloką į viršutinę ir apatinę dalis. Viršutinėje bloko plokštumoje ir horizontalioje pertvaroje išgręžiamos skylės cilindrų įdėklams montuoti. Cilindre, kuris yra vadovas, kai stūmoklis juda, variklio ciklas baigiamas. Rankovės gali būti šlapios arba sausos. Cilindro įdėklas vadinamas šlapiu, jei jį nuplauna aušinimo sistemos skystis, ir sausu, jei jis tiesiogiai nesiliečia su aušinimo skysčiu.
Ryžiai. 1. V formos variklio cilindrų blokas ir bloko galvutė: 1 - cilindrų blokas; 2 - bloko galvutės tarpiklis; 3 - degimo kamera; 4 - bloko galvutė; 5 - cilindro įvorė; 6 - sandarinimo žiedas; 7 - smeigės
Cilindrai gali būti liejami iš pilkojo ketaus kartu su vandens apvalkalo sienelėmis kaip vienas blokas arba kaip atskiros įvorės, sumontuotos bloke. Variklius su cilindrais, pagamintais keičiamų šlapių įdėklų pavidalu, lengviau remontuoti ir eksploatuoti (GAZ-24 Volga, GAE-53A, ZIL-130, MA3-5335, KamAZ-5320 ir kt. varikliai).
Vidinis cilindro paviršius, kurio viduje juda stūmoklis, vadinamas cilindro veidrodžiu. Jis yra kruopščiai apdirbtas, kad sumažintų trintį, kai jis juda žiediniame stūmoklio cilindre, ir dažnai grūdinamas, kad padidėtų atsparumas dilimui ir ilgaamžiškumas. Įdėklai balionų blusose sumontuoti taip, kad aušinimo skystis nepatektų į juos ir į karterį, o dujos neišsiveržtų iš cilindro. Taip pat būtina numatyti galimybę keisti rankovių ilgį priklausomai nuo variklio temperatūros. Norint užfiksuoti vertikalų rankovių išdėstymą, jos turi specialų petį, skirtą atsiremti į cilindrų bloką ir tvirtinimo diržus. Apatinėje dalyje esantys šlapi įdėklai sandarinami guminiais žiedais, įtaisytais cilindrų bloko grioveliuose (automobilio KamAE-5320 varikliai), įdėklų grioveliuose (automobilių MA3-5335, ZIL-130 varikliai ir kt.). ), arba vario žiedo tarpikliai, sumontuoti tarp bloko ir atramos apatinio movos diržo paviršiui (GAZ-24 Volga, GAE-53A ir kt. varikliai). Viršutinis įvorės galas išsikiša virš cilindrų bloko plokštumos 0,02-0,16 mm, o tai prisideda prie geresnio galvutės tarpiklio suspaudimo ir patikimo įvorės, bloko ir bloko galvutės sandarinimo.
Ryžiai. 2 pav. Variklių cilindrų schemos: a - be įdėklų, bet su trumpu įdėklu (automobiliai ZIL -157 K, GAZ -52-04); b ir c - su „šlapia“ mova (YaMZ-2E6 dyzeliniai varikliai ir automobilis KamAZ-5320); g - su „šlapia“ mova, į kurią įspaudžiamas trumpas įdėklas (ant GAZ-24 Volga, GAZ-5EA, ZIL-130 ir kt.); 1 - cilindrų blokas 2 g - vandens apvalkalas; 3 - įdėklas; 4, 5 - 6 - cilindrų įdėklai; 7 - sandarinimo žiedai (guminiai arba variniai, sumontuoti po pečiu)
Variklio veikimo metu darbinis mišinys dega viršutinėje cilindrų dalyje. Degimą lydi oksidacijos produktų išsiskyrimas, sukeliantis cilindrų koroziją. Siekiant padidinti kai kurių variklių cilindrų atsparumą dilimui, naudojami įdėklai iš antikorozinio ketaus. Jie presuojami į cilindrų bloką (automobilių varikliai ZIL-130K, GAZ-52-04) arba į cilindrų įdėklus (automobilių varikliai GAZ-24 Volga, GAZ-bZA, ZIL-130 ir kt.). Tai apsunkina variklio gamybos technologiją. Ateityje dizaineriai planuoja naudoti specialius metalus, kurie leis atsisakyti įdėklų naudojimo cilindruose.
Skersinės vertikalios pertvaros cilindrų bloko viduje kartu su priekine ir galine sienomis suteikia jam reikiamą stiprumą ir standumą. Šiose pertvarose, taip pat priekinėse ir galinėse bloko sienelėse yra išgręžti lizdai alkūninio veleno pagrindinių guolių viršutinėms pusėms. Apatinės pagrindinių guolių pusės dedamos į dangtelius, pritvirtintus prie bloko smeigėmis arba varžtais.
V formos varikliuose viena iš cilindrų bloko eilių yra šiek tiek pasislinkusi kitos atžvilgiu, o tai atsiranda dėl to, kad ant alkūninio veleno švaistiklio kakliuko yra du švaistikliai: vienas dešinėje, o kitas - paliko blokus. Taigi GAZ-53A automobilių V formos varikliuose kairysis cilindrų blokas pasislenka į priekį (išilgai transporto priemonės) 24 mm, o automobiliuose ZIL-130 - 29 mm dešiniojo bloko atžvilgiu. Cilindrų numeracija pirmiausia nurodoma dešiniajame cilindrų bloke (išilgai transporto priemonės), o po to kairiajam: arčiausiai ventiliatoriaus esantis cilindras turi numerį vienas ir kt.
Galvos cilindras tarnauja kaip erdvė, kurioje vyksta variklio darbo eiga; cilindro sienelės nukreipia stūmoklio judėjimą.
Cilindrų blokas yra įprastas liejinys, kuriame yra cilindrai. Linijiniai varikliai turi vieną cilindrų bloko sekciją, o V formos varikliai turi dvi dalis (dešinę ir kairę), kurias vienija bendras karteris. Cilindrų blokas gaminamas kartu su karteriu. Šis liejinys, vadinamas blokiniu karteriu, skirtas montuoti ir surinkti visus variklio mechanizmus ir įtaisus.
Karteris yra išlietas iš ketaus arba aliuminio lydinio.
Eiliniuose varikliuose, gaminant ketaus bloką, cilindrai liejami kartu su bloku. Kruopščiai apdirbtas ir poliruotas vidinis darbinis cilindrų 6 paviršius vadinamas cilindro veidrodžiu. Tarp cilindrų sienelių ir bloko išorinių sienelių yra ertmė 8, kuri užpildyta variklį aušinančiu vandeniu ir vadinama vandens apvalkalu.
Liejant aliuminio lydinio karterį, taip pat su ketaus bloku V formos varikliams, cilindrai gaminami iš atskirų ketaus įdėklų, sumontuotų viršutinių ir apatinių pertvarų skylėse. blokas. Bloke įvorė tvirtinama viršutiniu arba apatiniu pečiu, kuris įeina į bloko pertvarų griovelius, o užspaudžiamas bloko viršuje ant tarpiklio pritvirtinta galvute.
Rankovė tiesiogiai liečiasi su vandens apvalkale cirkuliuojančiu vandeniu ir vadinama „šlapia“. Šiuo atveju įvorė patikimai užsandarinama apatinėje bloko pertvaroje naudojant varinį arba guminį žiedą arba kelis guminius žiedus, sumontuotus apačioje įvorės grioveliuose.
Viršutinėje bloko cilindrų arba įdėklų dalyje, kurios yra labiausiai veikiamos aukštų temperatūrų ir išmetamųjų dujų korozinio poveikio, paprastai įspaudžiami trumpi įdėklai iš specialaus atsparaus dilimui antikorozinio ketaus, kad padidintų variklio tarnavimo laiką. cilindrai.
Esant apatiniam vožtuvų išdėstymui, vienoje linijinio variklio bloko pusėje yra įleidimo ir išleidimo kanalai bei lizdai, kuriuose sumontuoti vožtuvai. Toje pačioje bloko pusėje yra kamera - vožtuvų dėžė, kurioje yra dujų paskirstymo mechanizmo detalės. Vožtuvo dėžė uždaroma vienu arba dviem dangteliais.
Jei vožtuvai yra viršutinėje bloko šoninėje kameroje arba abiejose jo dalyse su V formos konstrukcija, yra dujų paskirstymo mechanizmo stūmikliai ir strypai.
Karterio priekyje pritvirtintas paskirstymo pavaros dangtis, išlietas iš ketaus arba aliuminio lydinio. Karterio gale pritvirtintas ketaus smagračio korpusas. Karterio priekinėje ir galinėje sienelėse bei jo vidinėse pertvarose yra atramos alkūniniam velenui ir skirstomajam velenui.
Viršutinė cilindrų bloko plokštuma arba kiekviena jo dalis su V formos konstrukcija yra kruopščiai apdorojama ir ant jos sumontuota bendra galvutė, uždaranti cilindrus iš viršaus. Galvutėje virš cilindrų yra padarytos įdubos, kurios formuoja degimo kameras, taip pat yra vandens apvalkalas, kuris jungiasi su bloko vandens apvalkalu. Su viršutiniu vožtuvų išdėstymu cilindro galvutėje, papildomai dedamos vožtuvų lizdai ir liejami įleidimo ir išleidimo kanalai. Galvutėje yra srieginės skylės uždegimo žvakėms įsukti.
Karbiuratoriaus variklių cilindro galvutė yra išlieta iš aliuminio lydinio. Tokia galvutė pasižymi dideliu šilumos laidumu, dėl to variklio cilindruose darbinio mišinio temperatūra suspaudimo taktų pabaigoje sumažėja. Tai leidžia padidinti variklio suspaudimo laipsnį be detonacinio kuro degimo atsiradimo variklio veikimo metu.
Ryžiai. 3. Variklio degimo kamerų formos
Cilindro galvutė pritvirtinama prie bloko smeigių veržlėmis arba varžtais. Tarp bloko ir galvutės sumontuota sandarinimo tarpinė, kuri neleidžia dujoms iš balionų ir vandens tekėjimo iš vandens apvalkalo galvutės ir bloko sandūroje. Tarpiklis pagamintas iš asbestinio kartono, iškloto plonu plieno lakštu, arba asbestinio kartono, impregnuoto grafitu su metaliniais kraštais ir skylutėmis. Iš apačios prie karterio flanšo ant sandarinimo tarpiklio prisukamas plieninis štampuotas indas. Karterio jungties plokštuma sutampa su alkūninio veleno ašimi arba yra žemiau jos.
Esant apatiniam vienpusiui vertikaliam vožtuvų išdėstymui, karbiuratoriaus variklio degimo kamera pasislenka į šoną
vožtuvai. Tokia ofsetinio tipo degimo kamera užtikrina gerą mišinio sukimąsi suspaudimo metu ir geriausias sąlygas jam degti. Sumažinti degimo kameros ilgį I ir pagerinti darbinio mišinio degimo sąlygas, taip pat sumažinti atsparumą mišinio tekėjimui prie įvado į cilindrą, naudojant tokią kamerą, apatinių vožtuvų išdėstymas. dažniausiai naudojamas pasviręs į cilindro ašį.
Esant viršutinei vienos eilės vožtuvų išdėstymui, karbiuratoriaus variklių degimo kamera dažniausiai yra pusiau pleišto formos, kuri sudaro geriausias sąlygas darbiniam mišiniui degti. Pusiau pleištinė degimo kamera dėl savo formos paprastumo gali būti pilnai apdirbta. Tai leidžia užtikrinti tikslų degimo kamerų tūrio laikymąsi visuose cilindruose ir padidinti variklio vienodumą.
Abiejų formų degimo kameroje dalis jo paviršiaus (dislokatorius) yra arti stūmoklio apačios, kai jis yra c. m. t. Tokie išstūmikliai padeda geriau paskirstyti suspausto darbinio mišinio tūrį ir sumažina detonacijos galimybę mišinio degimo metu.
Gaminant karterį, galvutę ir kitas dalis (skirstymo veleno pavarų dangčius ir kt.) iš aliuminio lydinių, bendras variklio svoris gerokai sumažėja. Naudojant nuimamus įdėklus, lengviau pagaminti blokinius karterius ir patogiau remontuoti nusidėvėjusius cilindrus.
Dyzeliniuose varikliuose dujų slėgis degimo metu yra daug didesnis nei karbiuratoriniuose varikliuose, t.y., dyzelinės dalys patiria dideles apkrovas, todėl daromos patvaresnės ir standesnės.
Cilindrų blokas pagamintas iš ketaus, kuris yra ypač tvirtas ir standus. Tai pasiekiama dėl didelio cilindrų ir karterio sienelių storio, didesnio skaičiaus briaunų karterio viduje ir karterio jungties plokštumos poslinkio žymiai žemiau alkūninio veleno ašies. Variklio cilindrai tiekiami su sausais (t.y. su vandeniu tiesiogiai nesiliečiančiais) įdėklais, kurie įstatomi į gręžtus bloko cilindrus, arba naudojami šlapio įdėklo įdėklai iš specialaus ketaus. Dyzelino cilindrų galvutės yra pagamintos iš ketaus, todėl jos yra tvirtesnės ir standesnės nei karbiuratoriniai varikliai.
Esant dideliam suspaudimo laipsniui, norint gauti kuo mažesnį dyzelinių variklių degimo kameros tūrį, naudojamas tik viršutinis vožtuvų išdėstymas. Varikliuose su tiesioginiu degalų įpurškimu (YaMZ dyzeliniai varikliai) galvutėje nėra įdubimų virš cilindrų, o degimo kamerą sudaro atitinkama įduba stūmoklio apačioje.
KAM kategorija: - Variklio konstrukcija ir veikimas
