Ключевые особенности алюминиевых двигателей: их преимущества и недостатки. Алюминиевый блок цилиндров плюсы и минусы.

Алюминиевые блоки также чувствительны к холодному пуску. Если не прогреть их и сразу разогнаться, есть риск повредить стенки цилиндров.

Содержание

В чем преимущество алюминиевого блока цилиндров

Они уже давно заменены на современные автомобили с алюминиевыми блоками. По словам производителей, эти двигатели более современные и более долговечные. Вот только многие водители задаются вопросом, действительно ли это так, учитывая высокий процент отказов новых двигателей.

Преимущества алюминиевого двигателя. Несомненно, такой двигатель имеет меньшую массу, что положительно сказывается на динамических параметрах, технических характеристиках и т.д. Алюминиевый блок двигателя менее подвержен коррозии, быстрее нагревается и быстрее остывает благодаря лучшей теплопроводности.

Производители не скрывают, что частота ремонта таких двигателей напрямую связана с плохой эксплуатацией, которой большинство водителей пренебрегают. Проблема заключается в том, что водители не проводят вовремя необходимое техническое обслуживание, поэтому серьезные повреждения двигателя могут возникнуть независимо от этого.

Недостатком алюминиевого блока является то, что этот материал при нагревании расширяется больше, чем чугун, и ремонт такого двигателя намного сложнее и дороже, чем ремонт чугунного двигателя, если это возможно. Иногда работоспособность алюминиевого блока не может быть восстановлена, поскольку для него не производятся необходимые компоненты.

Кроме того, стоимость послепродажных алюминиевых деталей двигателя значительно выше по сравнению с чугунными моделями. Автомобилист должен знать, что от его ответственности будет зависеть стоимость ремонта, которого, в принципе, легко избежать, если заботиться о своем автомобиле во время эксплуатации.

Недостатки чугунных двигателей заключаются в основном в их весе. Кроме того, такой двигатель нагревается и охлаждается гораздо меньше, что вызывает дополнительные проблемы при эксплуатации. Но его гораздо легче ремонтировать и восстанавливать. За исключением некоторых ограниченных версий, благодаря усилиям производителей автомобилей, эти двигатели ушли в прошлое и почти не используются.

Заключение. Алюминиевые двигатели действительно лучше чугунных и имеют некоторые положительные стороны для водителей. Однако есть некоторые нюансы, которые играют важную роль. Многое зависит не от двигателя, а от гонщиков, и мы не должны винить двигатель. Водители должны понимать, что они несут ответственность за состояние автомобиля, включая двигатель. Регулярное техническое обслуживание не только предотвращает серьезные повреждения автомобиля, но и снижает риск аварий.

Алюминиевый двигатель: плюсы, минусы и особенности

Неизвестно, кому первому пришла в голову идея уменьшить вес двигателя путем замены тяжелого чугуна на более легкий алюминий при изготовлении головки блока цилиндров. Более прочный и дешевый чугун весит в три раза больше алюминия, также подвержен коррозии и имеет гораздо более низкую теплопроводность.

Известно, что до 1930-х годов в некоторых гоночных автомобилях использовался алюминиевый двигатель с жидкими чугунными вкладышами, отделенными от корпуса блока охлаждающей жидкостью.

В середине прошлого века эта конструкция начала использоваться в автомобильной промышленности (например, двигатель «Москвич-412»), но полностью заменить чугун не удалось, так как конструкция была технологически сложной и имела ряд недостатков, в том числе:

Низкая жесткость блока.
Низкая прочность блока; низкая прочность блока.
Склонность к «раздуванию печати».

Однако к 2005 году половина всех автомобилей была оснащена алюминиевыми блоками цилиндров, и их количество быстро росло год от года.

Особенности чугунного блока цилиндров

В большинстве двигателей блок цилиндров отливается из серого чугуна, а затем подвергается механической обработке. Чугун, в частности, чрезвычайно долговечен и имеет низкий коэффициент трения между материалами, из которых изготовлены гильзы и поршни. Положительным моментом является то, что чугунные стенки цилиндров более износостойкие.

Основным недостатком чугунных головок цилиндров является их большой удельный вес. Для улучшения динамики автомобильного мира производители ищут пути снижения соотношения веса и мощности компонентов, включая двигатель. Во многих современных автомобилях блоки цилиндров изготавливаются из алюминия. Кроме малого веса, алюминий не имеет других особых преимуществ перед чугуном.

Алюминиевые блоки также чувствительны к холодному пуску. Если не прогреть их и сразу разогнаться, есть риск повредить стенки цилиндров.

Характеристики алюминиевого двигателя

Алюминиевые сплавы намного мягче и податливее чугуна, поэтому при изготовлении двигателей из этого материала необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы обеспечить необходимую жесткость конструкции. Для этого используются специальные ребра, а стенки толще, чем в чугунных растворах.

Следует также отметить, что алюминий имеет более высокий коэффициент теплового расширения, чем чугун. Это, в свою очередь, требует от производителей соблюдения всех размеров и расстояний между компонентами. Чтобы упростить задачу, некоторые производители используют в своих машинах комбинированные решения, когда поршни изготавливаются из алюминиевых сплавов, а сами поверхности цилиндров — из металлов с другими свойствами.

При производстве алюминиевых блоков необходимо уделять внимание износостойкости конструкции. Для увеличения концентрации кремния на поверхности детали в процессе литья и для удаления алюминия активно используются специальные технологии. Такой подход позволяет значительно повысить износостойкость конструкции, делая ее даже более долговечной, чем чугунные двигатели.

Перед инженерами также стоит задача каким-то образом снизить коэффициент трения между алюминиевым блоком и поршнями. Для этого сами поршни покрываются тонким слоем железа.

Плюсы силовых агрегатов из алюминия

Алюминиевые двигатели имеют преимущества и недостатки, которые необходимо учитывать при выборе системы привода. Преимущества заключаются в следующем:

Снижение веса двигателя за счет использования более легкого материала. Это напрямую влияет на общий вес автомобиля, тем самым снижая расход топлива.
Общее улучшение динамических характеристик автомобиля. Это также связано с меньшим весом конструкции.
Повышенная коррозионная стойкость. Ржавчина редко возникает в чугунных блоках, но все же случается. Алюминий менее подвержен коррозии.
Двигатель с алюминиевым блоком легче охлаждается. Этот материал обладает гораздо большей теплопроводностью, чем чугун.
Сокращение времени прогрева двигателя. Алюминиевые блоки и цилиндры нагреваются гораздо быстрее, чем чугунные. Это опять же связано со свойствами теплопередачи.
Упрощенная эксплуатация турбины. Алюминий подходит для этого гораздо лучше, чем чугун.
Упрощенная обработка материалов. Алюминий мягче чугуна. Поэтому с ним гораздо легче работать. В результате оборудование требует немного больше времени для обработки материала.

Недостатки алюминиевых моторов

Несмотря на многочисленные преимущества, многие водители считают алюминиевый двигатель неудачным решением. Это связано с рядом недостатков, которые проявляются в таких конструкциях:

Сложная конструкция. Для производства алюминиевого блока с достаточной прочностью необходимо использовать современное и сложное оборудование. Кроме того, наиболее эффективная технология известна не всем производителям.
Необходимость защиты цилиндров с помощью футеровки или специальных покрытий. Алюминий значительно уступает чугуну по прочности, поэтому без защитных элементов конструкция будет очень быстро разрушаться.
Высокая вероятность неудачи. Сложность алюминиевых двигателей повышает вероятность возникновения дефектов.
Быстрое охлаждение. Теплопроводность алюминия может быть преимуществом в некоторых случаях, но ускоренная потеря тепла от двигателя может стать проблемой.
Алюминий откровенно вреден для стабильности. При нагревании материал расширяется гораздо больше, чем чугун, что требует более точных расчетов. Замена деталей в алюминиевом двигателе может быть очень утомительной и потребовать значительных инвестиций. На некоторых моделях восстановление вообще невозможно, поскольку производители не выпускают ремонтные размеры поршней и втулок.
Высокие производственные затраты. Это также связано со сложностью производства и необходимостью использования дорогостоящих современных технологий.
Риск гальванической коррозии при контакте со сталью. Поскольку блок находится в постоянном контакте с цилиндрами, гильзами и болтами, это может стать серьезной проблемой.
Ускоренный износ покрытия цилиндра. Это происходит, когда производители используют силиконовое покрытие вместо полного металлического покрытия.

Моторный алюминий, стружка и МИКС стоят дешевле, до 35-60 рублей за килограмм. В то же время распространенность алюминиевого лома настолько высока, что частные лица и компании, занимающиеся цветными металлами, получают значительную прибыль.

Алюминиевый двигатель: плюсы, минусы и особенности

Низкая жесткость блока.
Низкая прочность блока; низкая прочность блока.
Склонность к «раздуванию печати».

Особенности чугунного блока цилиндров

Блоки двигателя, изготовленные из алюминия, могут выдерживать температуру до +150-200°C. Теплопроводность алюминиевых сплавов в три раза выше, чем у чугуна, что способствует более эффективной работе системы охлаждения двигателя. Выбор алюминиевого сплава для блока цилиндров имеет решающее значение. Он должен отвечать нескольким техническим требованиям, в том числе:

Низкая стоимость.
Отличные литейные свойства.
Хорошая обрабатываемость.
Нечувствительность к высоким температурам.

Сплавы для алюминиевого литья должны быть выбраны на этапе проектирования блока двигателя. Выбор сплава должен основываться на практических соображениях, но высокопрочные литейные сплавы предпочтительнее; от них лучше отказаться, учитывая их высокую стоимость, литейные свойства и отсутствие устойчивости к высоким температурам.

В основном используются сплавы, которые не отвечают строгим требованиям по содержанию примесей и загрязняющих веществ, но приближаются к требованиям, предъявляемым к первичным алюминиевым сплавам.

Прогресс происходит в основном за счет «доработки» и использования уже существующих технологий по мере их удешевления. Большинство производственных агрегатов изготовлено из чугуна, стали и алюминиевых сплавов — в основном самых дешевых материалов в машиностроении. Но для новых технологий еще есть место.

Хороший пример

Двигатели M112-M113 представляют собой единое семейство двигателей V6 и V8 с углом блока 90 градусов и рабочим объемом от 2,6 до 5,4 литров. Двигатели V8 отличаются от двигателя V6 только двумя дополнительными цилиндрами и отсутствием балансирного вала в распределительном валу, в остальном они идентичны. Шести- и восьмицилиндровые двигатели также использовались в качестве основы для моделей AMG.

Блоки цилиндров из алюминиевого сплава, сухие гильзы из заэвтектического алюминиевого сплава. Кованый коленчатый вал, кованые шатуны, распределительный вал с двухрядной роликовой цепью, один клапан на цилиндр (SOHC), три клапана на цилиндр: два впускных клапана, один выпускной клапан. Распределенный впрыск, система зажигания с двумя свечами на цилиндр. Нет фазового блока. Переменный впускной коллектор. Индивидуальный термостат, привод вентилятора через вязкостную муфту, температура термостата 87 градусов. Охлаждение масла в теплообменнике вода/масло.

Двигатель Mercedes-Benz M112.

Эксплуатационные характеристики более чем хорошие, особенно учитывая относительно небольшой вес двигателя и его малые размеры — головка блока цилиндров очень компактна. Турбированные 3,7-литровые двигатели V6 развивают мощность до 245 л.с. и 344 Нм, а 5,4-литровый V8 — 367 л.с. и 530 Нм крутящего момента. Варианты с наддувом развивают мощность до 650 л.с.

Основные недостатки конструкции были известны уже давно. Относительно высокий расход масла из-за низкого натяжения поршневых колец и быстрого износа уплотнений выпускных клапанов. Утечки масла из теплообменника двигателя и, если система вентиляции картера загрязнена, также из головки блока цилиндров и других мест. Резиновые уплотнения не очень высокого качества, но уплотнения выпускных клапанов выходят из строя в основном из-за высокой температуры единственного выпускного клапана.

Трещины в выпускных коллекторах из-за недостатков конструкции. Свечи зажигания нижнего ряда трудно заменять, и этой операцией часто пренебрегают при техническом обслуживании, в результате чего двигатели не функционируют должным образом. Каталитические нейтрализаторы относительно недолговечны и очень быстро выходят из строя при увеличении расхода масла. Выпускной коллектор имеет изнашивающиеся ребра, которые теряют свою герметичность после 200-350 тысяч километров пробега, а иногда их привод выходит из строя, и двигатель теряет мощность на низких или высоких оборотах.

Если вовремя заменить уплотнения клапанов, предотвратить перегрев, вовремя устранить утечки в теплообменнике и обновить уплотнения, то даже при стандартном интервале технического обслуживания в 15 тысяч километров и «оригинальном» масле двигатель хорошо выдержит более 200 тысяч поездок. При качественном обслуживании и пробеге более «300» миль, он чувствует себя очень комфортно без необходимости замены поршневой группы и цепей. Следы от поршневой группы на M112/113 часто являются результатом пренебрежения интервалами замены воздушного фильтра, некачественного масла и перегрева.

И этот двигатель трудно перегреть, даже если вы ездите с неисправным термостатом или сломанным ремнем вентилятора и приводом помпы. Эти двигатели имели классы выбросов Евро-3 и Евро-4, выпускались с 1997 года и считались очень удачными. Но прогресс неумолим.

Плохой пример

В 2004 году новые двигатели M272/273 с аналогичными характеристиками были установлены на моделях C-, E- и S-класса. Двигатели M113 остались только для внедорожной модели G55. В чем новые автомобили были хуже и почему они стали символом снижения качества марки Mercedes?

Серия двигателей M272-M273 также стандартизирована; это двигатели V6 и V8 объемом от 2,5 до 5,5 литров. На первый взгляд, двигатели не слишком отличаются от своих предшественников, но есть некоторые изменения, которые кардинально влияют на надежность.

Под капотом Mercedes-Benz SLK 350 ‘2004-07

Блок цилиндров имеет такое же межосевое расстояние и также изготовлен из алюминия. Он полностью отлит из заэвтектического алюминиевого сплава и не имеет накладок. Кованый коленчатый вал, кованые шатуны, цепь ГРМ. Два верхних распределительных вала в каждой головке цилиндров (DOHC), четыре клапана и одна свеча зажигания на цилиндр. Градуировка на впускных и выпускных отверстиях. Распределенный впрыск на большинстве моделей, но есть и варианты с непосредственным впрыском (CGI). Впускной коллектор имеет разную длину. Вентиляторы системы охлаждения с электрическим управлением, термостат с электронным управлением. Температура термостата уже составляет 100 градусов Цельсия без нагревательного элемента. Масло охлаждается в водомасляном теплообменнике.

Вес и размеры двигателей увеличились: Силовой агрегат весит в среднем на 10-15 кг больше и шире на восемь сантиметров. Мощность, однако, увеличилась незначительно. Более мощный 3,5-литровый V6 производит 272-316 л.с. в стандартном исполнении и с прямым впрыском, а 5,5-литровый V8 производит 388 л.с. Крутящий момент остался прежним — 350-360 Нм для V6 и 530 Нм для V8, но был смещен на более низкие обороты: если у M112 пик крутящего момента приходится на 3000-3500 об/мин, то у M272 — на 2400-2500 об/мин, что положительно сказывается на производительности и экономии топлива.

Казалось бы, совершенно неоправданные изменения. Но у нового двигателя больше недостатков, чем преимуществ. Первая серия двигателей удивила «новинкой» в виде беспрецедентно короткого срока службы ремня ГРМ. Даже на расстоянии 60 000 километров могучая двухрядная цепь могла перескочить и погнуть клапаны двигателя. Учитывая особенности V-образных двигателей, это часто приводило к разрыву клапанов и полному разрушению агрегата.

Система непрерывной фазы была капризной и дорогой: первые варианты имели ресурс 80-100 тысяч километров и высокую вероятность отказа даже при меньшем пробеге. Виной тому в основном неудачный выбор материала для балансировочной цепи, которая быстро изнашивается и ломает свои звездочки, но сама цепь ГРМ и материалы звездочек ГРМ также оказываются слишком мягкими и изнашиваются позже.

А впускной коллектор оказался сюрпризом: если в двигателях M112 он редко выходил из строя, то в M272 его заменяют уже в рамках планового технического обслуживания, примерно каждые 60 000 км. Mercedes завершил разработку, но это заняло много времени. Недостатки системы управления были практически устранены после 2007 года, когда срок службы цепи составил около 120 000 км, также была изменена система фазирования, чтобы достичь срока службы, сравнимого со сроком службы цепи. Проблемной зоной оставалась множественная вставка.

Прогресс происходит в основном за счет «доработки» и использования уже существующих технологий по мере их удешевления. Большинство производственных агрегатов изготовлено из чугуна, стали и алюминиевых сплавов — в основном самых дешевых материалов в машиностроении. Но для новых технологий еще есть место.

Недостатки алюминиевых моторов

Мало кто в нашей стране заправляет свои автомобили с алюминиевыми двигателями бензином АИ-98, рекомендованным производителями. Подавляющее большинство водителей пьют АИ-95 или даже АИ-92 и считают его оптимальным для «надежной немецкой техники». Бензин с более низким октановым числом может вызвать взрывы, которые очень опасны для чувствительного покрытия. АИ-95, когда двигатель работает на максимальной скорости, также может вызвать это явление. В результате на стенках цилиндра образуются отпечатки.

Алюминиевые блоки также чувствительны к холодному пуску. Если не прогреть их и сразу разогнаться, есть риск повредить стенки цилиндров.

В целом, неискрящие алюминиевые двигатели очень чувствительны к ненормальным условиям эксплуатации. Хрупкий слой износа не выдерживает ударов коротких юбок поршня во время взрывов.

Таким образом, уже после 150 000 км пробега накапливается столько проблем, что двигатель приходится капитально ремонтировать. Это довольно проблематично, поскольку производители не рекомендуют заменять покрытие. Вам придется покупать новый блок, а это дорого.

Кроме того, стоимость послепродажных алюминиевых деталей двигателя значительно выше по сравнению с чугунными моделями. Автомобилист должен знать, что от его ответственности будет зависеть стоимость ремонта, которого, в принципе, легко избежать, если заботиться о своем автомобиле во время эксплуатации.

Особенности алюминиевого двигателя

Алюминиевые сплавы намного мягче чугуна. Чтобы придать блоку необходимую жесткость, несущие стены делают толще и добавляют систему ребер жесткости. Алюминий имеет более высокий коэффициент теплового расширения, что требует более жесткого контроля расстояния между деталями двигателя. Для снижения веса в современных автомобилях поршни часто изготавливаются из алюминиевых сплавов, а поверхности цилиндров — из других металлов.

Для снижения коэффициента трения между алюминиевым блоком и поршнями, последние покрываются тонким слоем железа.

Плюсы алюминиевых блоков цилиндров

Низкая стоимость.
Отличные литейные свойства.
Хорошая обрабатываемость.
Нечувствительность к высоким температурам.

Многие эксперты и водители придерживаются мнения, что алюминиевый двигатель — не лучшая замена конструкции из серого чугуна. Это напрямую связано со свойствами материалов, которые накладывают определенные ограничения на эксплуатационные характеристики конструкций.

Цилиндры и хонингование

Цилиндры могут быть изготовлены непосредственно как часть блока или могут быть использованы гильзы. На поверхность цилиндров наносится специальный никель-кремниевый сплав Nixil. Это очень твердый материал, который защищает поршневые кольца от трения. Поверхность отполирована до блеска, чтобы минимизировать трение при ограниченном потоке масла.

Смазка цилиндра

Для улучшения смазки гильзы цилиндра используется процесс шлифовки. Специальный инструмент используется для улучшения смазки внутренней поверхности цилиндра путем шлифовки головки цилиндра абразивным зерном. В результате получается экран с выгравированным на поверхности рисунком. Канавки на флейтах лучше удерживают масло. Шлифовальный камень создает на внутренних стенках пленку масла, что значительно снижает трение и увеличивает срок службы деталей. Вторичная заточка обычно выполняется при расточке двигателя или замене гильзы.

Вечный спор — чугун или алюминий? Какой двигатель лучше?

Многие из вас понятия не имеют, из чего сделан блок цилиндров вашего автомобиля, а тем более, что такое блок цилиндров. В этом нет ничего постыдного, так как эта информация обычно не афишируется производителем, например, количество подушек безопасности или ряд опций, повышающих комфорт в автомобиле.

Информация о блоке цилиндров известна только тем, кто в этом заинтересован, и здесь возможны две ситуации: Либо вы ищете новый автомобиль, либо у вас проблемы с двигателем. Есть и третий вариант: у вас проблемы с двигателем, и вы ищете новый автомобиль.

Нюансы проведения

Инвестирование — чрезвычайно сложный процесс. Важно заранее просчитать и учесть важные тонкости.

Если кольца устанавливаются только в одну или две канавки, геометрия в соседних канавках будет нарушена. Чтобы свести к минимуму процент ошибок, на предварительно нагретый блок наносится холодная облицовка.
Сухие вкладыши шлифуются и выравниваются для соответствующей поршневой группы, а затем устанавливаются в канавки. Каждый поршень измеряется, а затем обрабатываются гильзы. или обрезки чрезвычайно полезны для поршней, которые идеально подходят к полости. Однако после этого элемент не может быть вставлен в другие гнезда.
Хромированные пористые втулки не требуют механической обработки. Например, в двигателях японской компании Isuzu: здесь используются тонкостенные стальные втулки. Они устанавливаются без помех и прижимаются винтами, которые упираются в кольца.
Если перед установкой гильз цилиндры были покрыты Nixil, их нельзя использовать в герметичном двигателе! В этом случае подбираются кольца от литого двигателя или устанавливаются новые поршни.

Особое внимание следует уделить двигателям с воздушным охлаждением. Цилиндры устанавливаются по отдельности, так как невозможно сформировать блок — элементы должны охлаждаться. Поэтому корпуса для них делаются похожими на корпуса мотоциклов и имеют ребра охлаждения.

Гильзы крепятся к картеру с помощью медных прокладок и шатунов, которые проходят через головку цилиндров или блок цилиндров. Сама головка блока цилиндров поддерживается этими болтами и обычно затянута. Это обеспечивает плотное прижатие и герметизацию цилиндров блока двигателя. Вставки системы воздушного охлаждения бывают монометаллическими или биметаллическими. Сами цилиндры могут быть изготовлены из чугуна, стали или сплава.