В двигателе внутреннего сгорания блок двигателя представляет собой конструкцию, содержащую цилиндры и другие компоненты. В ранних автомобильных двигателях блок двигателя состоял только из блока цилиндров, к которому был прикреплен отдельный картер . Современные блоки двигателей обычно имеют картер, интегрированный с блоком цилиндров как единый компонент. Блоки двигателей часто также включают в себя такие элементы, как каналы для охлаждающей жидкости и масляные каналы.
Термин «блок цилиндров» часто используется взаимозаменяемо с «блоком двигателя», хотя технически блок современного двигателя (т.е. несколько цилиндров, объединенных с другим компонентом) можно классифицировать как моноблок .
Основная конструкция двигателя обычно состоит из цилиндров , каналов охлаждающей жидкости, масляных каналов, картера и головки блока цилиндров . В первых серийных двигателях 1880–1920-х годов для каждого из этих элементов обычно использовались отдельные компоненты, которые при сборке двигателя соединялись болтами. Однако в современных двигателях многие из этих элементов часто объединяются в один компонент, чтобы снизить производственные затраты.
Эволюция от отдельных компонентов к моноблочным блокам двигателя происходила постепенно с начала 20 века. Интеграция элементов опиралась на развитие технологий литейного производства и механической обработки . Например, практичный недорогой двигатель V8 был невозможен до тех пор, пока Ford не разработал методы, используемые для создания двигателя V8 с плоской головкой . Эти методы затем были применены другими производителями к своим двигателям.
Блок цилиндров — это конструкция, содержащая цилиндр , а также гильзы цилиндров и каналы для охлаждающей жидкости. В первые десятилетия развития двигателей внутреннего сгорания цилиндры обычно отливались индивидуально, поэтому блоки цилиндров обычно производились индивидуально для каждого цилиндра. Вслед за этим двигатели стали объединять два или три цилиндра в единый блок цилиндров, причем двигатель объединял несколько таких блоков цилиндров.
В ранних двигателях с несколькими рядами цилиндров, таких как двигатели V6 , V8 или шестицилиндровые двигатели, каждый ряд обычно состоял из одного или нескольких отдельных блоков цилиндров. С 1930-х годов были разработаны методы массового производства, позволяющие интегрировать оба ряда цилиндров в один и тот же блок цилиндров.
В блоках цилиндров с мокрыми гильзами используются полностью съемные стенки цилиндров, которые устанавливаются в блок с помощью специальных прокладок. Их называют «мокрыми гильзами», поскольку их внешние стороны непосредственно контактируют с охлаждающей жидкостью двигателя. Другими словами, гильза служит всей стенкой цилиндра, а не просто втулкой.
Преимуществами мокрых гильз являются меньшая масса, меньшая занимаемая площадь, более быстрый нагрев охлаждающей жидкости от холодного запуска, что снижает пусковой расход топлива и обеспечивает более ранний прогрев салона автомобиля.
В блоках цилиндров с сухой гильзой используется либо материал блока, либо отдельная гильза, вставленная в блок, образующая основу стенки цилиндра. Внутри вставляются дополнительные втулки, которые остаются «сухими» снаружи, окруженные материалом блока.
Как для мокрых, так и для сухих гильз гильзы (или гильзы) можно заменить, что потенциально позволяет провести капитальный ремонт или восстановление двигателя без замены самого блока, хотя зачастую это непрактический вариант ремонта.
Картер – это конструкция, в которой находится коленчатый вал . Как и блоки цилиндров, это прежде всего интегрированный компонент современных двигателей.
Блоки двигателей обычно отливаются из чугуна или алюминиевого сплава . Алюминиевые блоки намного легче по весу и более эффективно передают тепло охлаждающей жидкости, но железные блоки сохраняют некоторые преимущества, такие как долговечность и уменьшенное тепловое расширение .
.jpg/1280px-De_Dion-Bouton_engine_(Rankin_Kennedy,_Modern_Engines,_Vol_III).jpg)
.jpg/1280px-Cylinder_block_and_head_of_sidevalve_engine_(Autocar_Handbook,_Ninth_edition).jpg)
Двигатель, в котором все цилиндры имеют общий блок, называется моноблочным . В большинстве современных двигателей используется моноблочная конструкция того или иного типа, и лишь немногие современные двигатели имеют отдельный блок для каждого цилиндра. Это привело к тому, что термин «блок двигателя» обычно подразумевает моноблочную конструкцию, а сам термин «моноблок» используется редко.
В первые годы существования двигателя внутреннего сгорания технология литья не могла производить крупные отливки со сложными внутренними сердечниками (для водяных рубашек и т. д.). В большинстве ранних двигателей, особенно с числом цилиндров более четырех, цилиндры отливались парами или тройками, а затем прикреплялись болтами к отдельному картеру.
По мере совершенствования технологий литья весь блок цилиндров из 4, 6 или 8 цилиндров можно было производить целиком. Такая моноблочная конструкция была проще и экономичнее в производстве. Для двигателей с прямой компоновкой цилиндров это означало, что все цилиндры, включая картер, могли быть изготовлены из одного компонента. Одним из первых двигателей, произведенных с использованием этого метода, является 4-цилиндровый двигатель Ford Model T , представленный в 1908 году. Этот метод распространился на рядные шестицилиндровые двигатели и широко использовался к середине 1920-х годов.
Вплоть до 1930-х годов большинство V-образных двигателей сохраняли отдельную отливку блока для каждого ряда цилиндров, причем оба блока были прикреплены болтами к общему картеру (который сам по себе представлял собой отдельную отливку). В целях экономии в некоторых двигателях использовались одинаковые отливки для каждого ряда, левого и правого. [2] : 120 Редким исключением была Lancia с узким углом обзора 22½° V12 1919 года, в которой использовалась единая отливка блока, объединяющая оба ряда. [2] : 50–53 Ford V8 с плоской головкой , представленный в 1932 году, представлял собой значительное достижение в производстве доступных V-образных двигателей. Это был первый двигатель V8 с единым блоком цилиндров, благодаря которому V8 впервые появился в доступном автомобиле. [3]
Общая водяная рубашка моноблочной конструкции позволяла уменьшить расстояние между цилиндрами. Подход к моноблочной конструкции также улучшил жесткость двигателей на кручение за счет увеличения количества цилиндров, длины двигателя и номинальной мощности.
Сегодня большинство блоков двигателей, за исключением некоторых необычных V-образных или радиальных двигателей и больших судовых двигателей, имеют моноблочную конструкцию с одним блоком для всех цилиндров и встроенным картером. В таких случаях юбки блоков цилиндров образуют своего рода область картера, которую до сих пор часто называют картером, несмотря на то, что она больше не является отдельной частью.
Использование стальных гильз цилиндров и вкладышей подшипников сводит к минимуму влияние относительной мягкости алюминия. В некоторых конструкциях двигателей для дальнейшего снижения веса вместо гильз цилиндров используется плазменно-дуговое термическое напыление . Эти типы двигателей также могут быть изготовлены из чугуна с уплотненным графитом , как, например, в некоторых дизельных двигателях. [4]
Некоторые современные малые двигатели потребительского класса имеют моноблочную конструкцию, в которой головка блока цилиндров, блок и половина картера имеют одну и ту же отливку. Одной из причин этого, помимо стоимости, является снижение общей высоты двигателя. [ нужна цитата ] Основным недостатком может быть то, что ремонт становится более трудоемким и, возможно, непрактичным.
Примером двигателей со встроенными головками цилиндров являются двигатели Honda серий GC и GXV, которые Honda иногда называет «Uniblock». [5]
В некоторых автомобилях с поперечным расположением двигателей использовался блок цилиндров, состоящий из интегрированной трансмиссии и картера. К автомобилям, которые использовали эту схему, относятся Lamborghini Miura 1966-1973 годов [6] и автомобили с двигателями BMC A-серии и E-серии . [7] [8] Такая конструкция часто приводит к тому, что в двигателе и трансмиссии используется одно и то же масло.
Мотоциклы, такие как Honda CB750 , имеют аналогичную компоновку: блок цилиндров и картер интегрированы с частью трансмиссии.
Во многих конструкциях сельскохозяйственных тракторов блок цилиндров, картер, трансмиссия и задний мост объединены в один блок. Ранним примером является трактор Fordson .