.jpg/1280px-De_Dion-Bouton_engine_(Rankin_Kennedy,_Modern_Engines,_Vol_III).jpg)
Моноблочный или блочный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания , некоторые из основных компонентов которого (например, головка блока цилиндров , блок цилиндров или картер ) формируются, как правило, путем литья , как единое целое, а не собираются позже. Это имеет преимущества в виде улучшения механической жесткости и повышения надежности уплотнения между ними.
Моноблочные методы восходят к началу двигателей внутреннего сгорания . Использование этого термина со временем изменилось, обычно для решения наиболее острых механических проблем, с которыми сталкивались двигатели того времени. Было три различных применения этой техники:
В большинстве случаев любое использование этого термина описывает конструкцию из одного блока, которая противоречит более распространенной современной практике. Там, где моноблочная техника позже стала нормой, конкретный термин вышел из употребления. Сейчас обычной практикой является использование моноблочных цилиндров и картеров, но моноблочная головка (по крайней мере, для рядного двигателя с водяным охлаждением) будет считаться странной и устаревшей.
.jpg/1280px-Napier_petrol_boat_engine,_side_section_(Rankin_Kennedy,_Modern_Engines,_Vol_III).jpg)
.jpg/1280px-Air-cooled_monobloc_cylinder,_section_(Manual_of_Driving_and_Maintenance).jpg)
Прокладка головки блока цилиндров является наиболее нагруженным статическим уплотнением в двигателе и была источником значительных проблем в первые годы. Моноблочная головка блока цилиндров образует как цилиндр, так и головку в одном блоке, что устраняет необходимость в уплотнении.
Наряду с отказом прокладки головки, одной из наименее надежных частей раннего бензинового двигателя был выпускной клапан, который имел тенденцию выходить из строя из-за перегрева. Моноблочная головка могла обеспечить хорошее водяное охлаждение, тем самым уменьшая износ клапана, поскольку она могла непрерывно расширять водяную рубашку вокруг головки и цилиндра. Двигатели с прокладками требовали контактной поверхности металл-металл, что нарушало поток воды.
Недостатком моноблочной головки является то, что доступ к внутренней части камеры сгорания (верхний объем цилиндра) затруднен. Доступ через отверстие цилиндра ограничен для обработки седел клапанов или для вставки угловых клапанов. Еще более серьезным ограничением является раскоксовка и перешлифовка седел клапанов, обычная задача для старых двигателей. Вместо того, чтобы снимать головку цилиндров сверху, механик должен снять поршни, шатуны и коленчатый вал снизу. [3] [4]
Одним из решений этой проблемы для двигателей с боковым расположением клапанов было размещение винтовой заглушки непосредственно над каждым клапаном и доступ к клапанам через нее (показано на рисунке). Коническая резьба винтовой заглушки обеспечивала надежное уплотнение. Для маломощных двигателей это было популярным решением в течение нескольких лет, но было трудно охлаждать эту заглушку, так как водяная рубашка не доходила до заглушки. По мере увеличения производительности также стало важно иметь лучшую конструкцию камеры сгорания с меньшим «мертвым пространством». Одним из решений было размещение свечи зажигания в центре этой свечи, что, по крайней мере, использовало пространство. Это размещало свечу зажигания дальше от камеры сгорания, что приводило к длинным путям пламени и более медленному воспламенению.
Во время Первой мировой войны разработка двигателя внутреннего сгорания значительно продвинулась. После войны, когда возобновилось производство гражданских автомобилей, моноблочная головка блока цилиндров требовалась реже. Только высокопроизводительные автомобили, такие как Leyland Eight 1920 года, продолжали использовать ее. [5] Bentley и Bugatti [3] [6] были другими гоночными марками, которые особенно придерживались ее в 1920-х и 1930-х годах, наиболее известными из которых были специально разработанные американские гоночные двигатели Offenhauser с четырьмя рядами , впервые спроектированные и построенные в 1930-х годах.
В то время авиационные двигатели начали использовать высокие давления наддува , увеличивая нагрузку на прокладки головок. Такие двигатели, как Rolls-Royce Buzzard, использовали моноблочные головки для надежности. [7]
Последними двигателями, широко использовавшими моноблочные головки цилиндров, были большие авиационные радиальные двигатели с воздушным охлаждением , такие как Wasp Major . Они имеют отдельные цилиндры, поэтому доступ менее ограничен, чем в рядном двигателе с моноблочным картером и цилиндрами, как у большинства современных двигателей. Поскольку они имеют высокую удельную мощность и требуют большой надежности, преимущества моноблока оставались привлекательными.
Двигатели для авиации общего назначения, такие как Franklin , Continental и Lycoming , по-прежнему производятся новыми [8] [9] [10] и продолжают использовать моноблочные отдельные цилиндры, хотя Franklin использует съемную гильзу. В их конструкции используется комбинация материалов, таких как сталь для цилиндров и алюминиевые сплавы для головок цилиндров для экономии веса. Обычные методы восстановления включают хромирование внутренней части цилиндров с «трещиноватой» отделкой, которая имитирует « штриховую » отделку, обычно создаваемую типичным хонингованием цилиндров. Старые двигатели, работающие на неэтилированном автомобильном бензине , как разрешено дополнительными сертификатами типа, одобренными FAA, могут потребовать более частой замены клапанов и седел. Для обслуживания седел клапанов в этих цилиндрах используются специальные инструменты. [11] Неразрушающий контроль должен проводиться для выявления дефектов, которые могли возникнуть во время экстремального использования, повреждения двигателя из-за внезапной остановки воздушного винта или длительной работы двигателя при каждом капитальном ремонте или восстановлении. [12]
Исторически трудности обработки и обслуживания моноблочной головки блока цилиндров были и остаются серьезным недостатком. Поскольку прокладки головок блоков цилиндров стали способны выдерживать большую температуру и давление, эта технология вышла из употребления. Сегодня она почти неизвестна, но нашла несколько нишевых применений, поскольку технология моноблочных головок блоков цилиндров была принята японским производителем модельных двигателей Saito Seisakusho для их четырехтактных двигателей с калильным топливом и искровым зажиганием для нужд RC-самолетов .
Моноблочные цилиндры также продолжают использоваться в небольших двухтактных двигателях для силового оборудования, используемого для ухода за газонами и садами, например, в триммерах, культиваторах и воздуходувках. [13] [14]
.jpg/1280px-Cylinder_block_and_head_of_sidevalve_engine_(Autocar_Handbook,_Ninth_edition).jpg)
.jpg/1280px-Wolseley_6-cylinder_marine_oil_engine_(Rankin_Kennedy,_Modern_Engines,_Vol_V).jpg)
.jpg/1280px-Six_cylinder_engine_with_three_cylinder_blocks_(Autocar_Handbook,_Ninth_edition).jpg)
Технология литья на заре развития двигателей внутреннего сгорания позволяла надежно отливать либо крупные отливки, либо отливки со сложными внутренними сердечниками , чтобы обеспечить водяные рубашки, но не то и другое одновременно. Большинство ранних двигателей, особенно с более чем четырьмя цилиндрами, отливали свои цилиндры парами или тройками цилиндров, а затем прикручивали их к одному картеру.
По мере совершенствования методов литья весь блок цилиндров из четырех, шести или даже восьми цилиндров мог быть отлит как один. Это была более простая конструкция, поэтому менее затратная в производстве, [15] а общая водяная рубашка позволяла располагать цилиндры ближе друг к другу. Это также улучшило механическую жесткость двигателя, против изгиба и все более важного крутящего момента, поскольку число цилиндров и длина двигателя увеличивались. [16] В контексте авиационных двигателей немоноблочным предшественником моноблочных цилиндров была конструкция, в которой цилиндры (или, по крайней мере, их гильзы) отливались как отдельные, а внешняя водяная рубашка была применена позже из медного или стального листа. [17] Эта сложная конструкция была дорогой, но легкой, и поэтому она широко использовалась только в самолетах.
V-образные двигатели остались с отдельным литьем блока для каждого ряда . Сложные воздуховоды, необходимые для впускных коллекторов между рядами, были слишком сложны, чтобы отливать их иным способом. Для экономии некоторые двигатели, такие как V12 Pierce-Arrow , были спроектированы с использованием идентичных отливок для каждого ряда, левого и правого. [18] Некоторые редкие двигатели, такие как Lancia 22½° narrow-angle V12 1919 года, использовали единое литье блока для обоих рядов. [19]
Моноблочный двигатель объемом 322 куб. дюйма (5,3 л) использовался в Series 60 1936 года . Он был разработан как силовая установка следующего поколения компании по сниженной стоимости по сравнению с 353 и Cadillac V16 . Цилиндры и картер моноблока были отлиты как единое целое, [20] и для прочности использовались гидравлические толкатели клапанов. Такая конструкция позволила создать линейку Series 60 средней ценовой категории.
Современные цилиндры, за исключением двигателей с воздушным охлаждением и некоторых V-образных двигателей , теперь повсеместно отливаются как единый блок цилиндров, а современные головки почти всегда представляют собой отдельные компоненты.
С улучшением литья и превращением блоков цилиндров в моноблоки стало возможным отливать как цилиндры, так и картер как единое целое. Основной причиной этого было повышение жесткости конструкции двигателя, снижение вибрации и обеспечение более высоких скоростей.
Большинство двигателей, за исключением некоторых V-образных, в настоящее время представляют собой моноблок, состоящий из картера и блока цилиндров.
Малогабаритные двигатели Honda GC потребительского класса используют безголовую моноблочную конструкцию, в которой головка цилиндра, блок и половина картера имеют одну и ту же отливку, называемую Honda «униблок». [21] Одной из причин этого, помимо стоимости, является создание общей более низкой высоты двигателя. Будучи конструкцией OHC с воздушным охлаждением , это возможно благодаря современным технологиям литья алюминия и отсутствию сложных полостей для жидкостного охлаждения. Клапаны расположены вертикально, что позволяет производить сборку в этом ограниченном пространстве. С другой стороны, выполнение базового ремонта становится настолько трудоемким, что двигатель можно считать одноразовым. Коммерческие двигатели Honda GX (и их многочисленные популярные подделки ) имеют более традиционную конструкцию с одним картером и литьем цилиндра с отдельной головкой цилиндра.
Honda производит много других моноблоков головка-блок-картер под различными названиями, например, GXV-серия. Все они могут быть внешне идентифицированы по прокладке, которая делит картер пополам под углом примерно 45°.
{{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )