Чугунный или алюминиевый блок цилиндров что лучше?

Вечный спор — чугун или алюминий? Какой двигатель лучше?

Многие из вас даже не догадываются из чего изготовлен блок цилиндров вашего авто, и еще больше не в курсе, что такое блок цилиндров. Здесь нет ничего постыдного, данная информация, как правило, не афишируется производителем как, например, количество подушек безопасности или набор опций, повышающих уровень комфорта в авто.

Информация о блоке цилиндров известна лишь тем, кто этим интересуется, а это происходит в двух случаях: либо вы подыскиваете себе новый автомобиль, либо у вас проблемы с мотором. Есть еще третий вариант — у вас проблемы с мотором, и вы подыскивает себе автомобиль

В данной статье хочу поговорить о том, какой все-таки двигатель лучше: с алюминиевым блоком или чугунным, какие плюсы и минусы есть у этих блоков и чем они отличаются друг от друга.

Вопрос какой двигатель лучше – алюминиевый или чугунный, появился не так давно, раньше все было намного проще, все блоки были чугунные и выбирать приходилось исключительно объем двигателя и наличие или отсутствие турбины. А что вообще такое этот блок цилиндров и почему ему столько внимания?

Блок цилиндров это, по сути, и есть двигатель, это «тело» мотора, в котором располагаются поршни, на который устанавливается навесное оборудование и т. д. Грубо говоря, блок цилиндров — это костяк, на котором все держится. Не так давно, все блоки изготавливались из чугуна, металл прочный и стойкий к износу, поэтому чугунные «движки» были очень надежными и служили, а многие служат и по сей день. Моторы тех поколений не зря называли «миллионниками», так как они могли служить правдой и верой на протяжении миллиона километров. Сегодняшние моторы не могут похвастаться такой надежностью и заслужили другое название — «одноразовые», а также «неремонтопригодные» и, в большей степени, это связано с тем, что блоки стали отливать из алюминия.

Но зачем — возникает логичный вопрос, если все так было хорошо? Ответ, как и большинство современных технологий связан с экологическими нормами. Все, или почти все в современном автомобилестроении, «зациклено» на снижении загрязнения окружающей среды, большинство технологий возникает именно с этой целью. Не стал исключением и чугунный блок, который попал под раздачу из-за большого веса, который в свою очередь влиял на расход топлива, который, как вы знаете, тесно связан с загрязнением и высокими ценами на это топливо. В общем все очень сложно, какой-то замкнутый круг получается.

Второй аргумент, по которому производители стали отказываться от чугуна — это производство самих блоков. Алюминий — металл более удобный с производственной точки зрения, изготовление, а точнее отливка происходит быстрее, материал более плавкий и не требует таких высоких температур как чугун. А значит на лицо еще одна выгода, а также экономия времени и электроэнергии.

Третья причина — это так называемый всемирный заговор автопроизводителей. Бытует устойчивое мнение о том, что «ломучесть» современных авто — это не случайность. Надежные авто канули в лету и стали не более чем воспоминанием и все по довольно простой причине. Надежные авто не выгодны для самих автопроизводителей. Они работают, не ломаются и служат десятилетиями. В это время сами автопроизводители несут многомиллионные убытки, так как новые авто некому продавать, а запчасти, на которых производитель зарабатывает, продавать некому, потому, что ничего не ломается. Улавливаете суть? Так вот, «двигатели-миллионники» — не выгодны, поскольку не позволяют автогигантам продолжать зарабатывать на вас. Но опять же это лишь мнение, которое не обязательно является правдой, данная гипотеза не нова и принадлежит не мне. Приверженцы данной теории утверждают, что ненадежные алюминиевые моторы ходят недолго и умирают уже после 150-200 тыс. км. пробега, после чего неремонтопригодный мотор меняется целиком на новый.

Неужели все так плохо с этими алюминиевыми моторами? Может есть позитивные моменты? Безусловно, есть!

Преимущества алюминиевых двигателей

  • Гораздо меньший вес по сравнению с чугунными аналогами. Это в свою очередь сказывается на общем весе авто и расходе топлива.
  • Снижение веса также приводит к улучшению динамических показателей, а также позитивно сказывается на управляемости авто.
  • Гораздо лучшая теплопроводность. Алюминиевые двигатели лучше и быстрее нагреваются, а также охлаждаются. Здесь также можно проследить экономию топлива и снижение вредных выбросов в атмосферу.
  • Алюминиевые блоки не боятся коррозии. Здесь нет смысла что-то объяснять, все вы знаете чем опасна коррозия, особенно если она внутри мотора.
  • Блоки из алюминия лучше поддаются обработке в процессе изготовления, и вообще процесс производства считается менее затратным по сравнению с чугунными блоками.

Недостатки алюминиевых моторов

  • Цилиндры блока требуют либо гильзования (установка износостойких гильз вовнутрь каждого цилиндра), либо дорого покрытия (кремний, алюсил, никасил), а это усложняет и удорожает производственный процесс.
  • Быстрое остывание алюминиевых блоков в зимнее время, наоборот приводит к перерасходу топлива.
  • Склонность к деформации. Алюминий не способен выдерживать тех температур, которые выдерживает чугун. В процессе работы алюминиевые блоки могут деформироваться или вовсе разрушаться.
  • Технология отливки алюминия более сложная с точки зрения технологичности и требует более дорогого оборудования. Кроме того, сам алюминий более дорогой материал, нежели чугун.
  • Меньшее количество каналов в рубашке цилиндра. Поскольку алюминий имеет лучшую теплопроводность, производители уменьшили количество каналов охлаждения, а также их размеры.
  • Стенки двигателя более тонкие, что исключает возможность различных ремонтных работ по расточке и гильзованию. Также тонкие стенки более расположены к прогару и трещинам.
  • Защитное покрытие, нанесенное на заводе, со временем стирается, а гильзование произвести невозможно, поэтому блок становится неремонтопригодным и требует полной замены.

Как видите, не все так однозначно. Алюминиевые блоки тоже имеют свои плюсы, однако большинство из них просто меркнут на фоне существенных минусов. Самыми главными недостатками, за которые алюминиевые блоки не любят — это прочность и неремонтопригодность. Моторы быстро выходят из строя, требуют ремонта, но, так как он не предусмотрен — подлежат замене. Такие двигатели боятся перегрева и высоких температур, хотя очень часто комплектуются турбокомпрессорами.

Чугунный блок

Все минусы алюминиевых моторов — это плюсы чугунных аналогов. Такие моторы уважаются понимающими людьми, мастерами и всеми, кто обладает такими экземплярами. Моторы имеют колоссальный ресурс, «живут» очень долго, а в случае поломки поддаются ремонту, после которого работают лучше прежнего.

К недостаткам этого типа двигателей, можно отнести лишь несколько моментов. Во-первых — это вес, безусловно, он будет гораздо больше (примерно в три раза) если сравнивать одинаковые по объему моторы из алюминия и чугуна. Однако, на мой взгляд, снизить вес автомобиля можно на других вещах, а не на блоке, который является сердцем всего автомобиля. Во-вторых — это коррозия. Чугунные движки подвержены ржавчине со всеми вытекающими. Теплопроводность я бы не стал считать недостатком, поскольку чугун хоть и дольше прогревается, но вместе с тем он и дольше остывает, что, безусловно, лучше особенно зимой.

Подведем итоги

Ответить однозначно о том, что лучше чугунные или алюминиевые моторы довольно сложно, и те, и другие имеют положительные и отрицательные качества. На мой взгляд необходимо искать какой-то компромисс, то есть, чтобы моторы из алюминия были долговечными, как чугунные и подлежали ремонту в случае чего. Мне кажется, что только при таком раскладе алюминий будет полностью оправдан и воспринят как сплошное добро. А пока, остается лишь надеяться, что в будущем моторы все же станут более надежными, чем нынешние представители. Хотя с учетом тотальной электрификации, вряд ли данным вопросом кто-то сейчас озабочен, сегодня автопроизводители ломают голову над электрокарами, а ДВС постепенно уходят с рынка, становясь историей…

У меня все, пишите, что думаете по этому поводу и какой на ваш взгляд двигатель лучше: чугунный или алюминиевый? Спасибо за внимание и до новых встреч на savemotor.ru

Видео по теме

Достоинства и недостатки алюминиевых и чугунных двигателей

Вторичный рынок автомобилей сегодня богат на предложения. Все они различаются не только по внешнему виду, но и по типу технического оснащения. Есть варианты, которые оснащены чугунным блоком цилиндров, а есть и более продвинутые модели, предлагаемые с алюминиевыми установками. Эти моторы успели пройти по 200 000 км и по ним можно говорить о надежности того или иного вида. Рассмотрим основные достоинства и недостатки чугунных и алюминиевых моторов.

Чугунные моторы имеют и недостатки. Главный из них — вес

Чугунные двигатели. Блок цилиндров, который изготовлен из чугуна, отличается надежностью и износоустойчивостью. В цилиндрах есть гильзы из легированного чугуна. Последние обладали большей прочностью, чем сами блоки. Гильза могла прослужить и 400 000 км, а после растачивалась под новый размер поршней. Однако, чугунные моторы имеют и недостатки. Главный из них — вес. Из-за этого увеличивается расход топлива и вредные выбросы. Из-за этого специалисты начали задумываться о возможности снижения негативных факторов. В 1930-х годах мотористы СССР разработали дизельный мотор для авиации. В нем блок цилиндров был сделан из алюминия. Это позволило снизить вес силовых агрегатов на 30%.

Читайте также  Профессиональный шуруповерт аккумуляторный какой лучше?

После войны данная технология перекочевала и в автомобилестроение. На Москвичах применяли силовые установки с алюминиевыми блоками. В них были запрессованы чугунные гильзы. Длительное время специалисты применяли комбинированную установку. Однако, такие моторы не могли долго работать на высоких оборотах. Во время роста температуры алюминий и чугун расширяются неравномерно. Это могло приводить к потере герметичности. Такая недоработка подтолкнула специалистов применить в автомобильном спорте полностью алюминиевые моторы.

Алюминиевые двигатели. Моторы с напылением способны выдерживать сильную нагрузку при условии, что будет применяться масло и бензин высокого качества. В установках автоматически исключается возможность неравномерного расширения из-за температуры. Они способны долгое время работать на высоких оборотах. В начале нулевых специалисты начали активно применять такие двигатели. В цилиндры перестали устанавливать гильзы. Их роль теперь получило напыление — лазерное и плазменное.

Подобная технология в теории должна была увеличить ресурс на 30%.Алюминиевые моторы отличаются лучшей теплопроводностью, из-за чего быстрее нагреваются и остывают. Они имеют меньший вес и просты в обслуживании. В идеальных условиях такая установка может прослужить до 500 000 км без капитального ремонта. Однако, в России не самые идеальные условия эксплуатации, и через некоторое время разработчики столкнулись с первыми недостатками.

Бензин с низким октановым числом способен вызывать детонацию. Такое явление представляет опасность для хрупкого напыления внутри

Мало кто в России заливает в автомобили с алюминиевыми двигателями бензин АИ-98, который рекомендуется изготовителем. Многие просто применяют АИ-95, но есть и такие, кто не грешит залить АИ-92. Бензин с низким октановым числом способен вызывать детонацию. Такое явление представляет опасность для хрупкого напыления внутри. В результате на стенках цилиндров через некоторое время появляются задиры. Кроме того, алюминиевые блоки очень чувствительны к холодному пуску. Если не дать достаточное время на прогрев, можно повредить стенки цилиндров. Уже к 150 000 км пробега может накопиться достаточное количество проблем, которые приводят к капитальному ремонту.

Итог. Автомобили оснащаются чугунными и алюминиевыми моторами. Каждый из них имеет свои особенности, преимущества и недостатки.

Чугунный или алюминиевый блок цилиндров что лучше?

В истории не осталось имя того, кто первым задумался о возможности снижении веса двигателя путем замены тяжелого чугуна более легким алюминием при изготовлении блока цилиндров. Более прочный и дешевый чугун имеет в три раза превышает вес алюминия, кроме того, он подвержен коррозии, обладает значительно меньшей теплопроводностью.

Известно, что к 30-м годам прошлого века в некоторых гоночных автомобилях применялся двигатель из алюминия, который содержал мокрые чугунные гильзы, которые от корпуса блока разделяла охлаждающая жидкость.

В середине прошлого столетия такая конструкция начала применяться в автомобильной промышленности (как пример, мотор Москвича-412), однако полностью вытеснить чугун не удалось, так как конструкция была сложной технологически и обладала рядом недостатков, среди них:

  1. Низкая жесткость блока.
  2. Повышенная нагрузка на гильзы.
  3. Склонность к «продуванию» прокладки.

Однако к 2005 г. уже половина автомобилей имела алюминиевые блоки цилиндров, и с каждым годом их количество стремительно растет.

Особенности чугунного блока цилиндров

У большинства двигателей блок цилиндров отливают из серого легированного чугуна, который затем подвергают механической обработке. Чугун, в частности, легированный, отличается высокой прочностью и имеет низкий коэффициент трения между материалами, из которых изготовлены поршневые кольца и поршни. Как положительным является тот факт, что чугунные стенки цилиндров отличаются более высокой износостойкостью.

Основной недостаток чугунных блоков цилиндров — это их большой удельный вес. Чтобы улучшить динамику автомобиля мировые производители ищут пути уменьшения веса за счет его составляющих, в том числе и двигателя. Сегодня у многих современных автомобилях стоит алюминиевый блок цилиндров двигателя. Алюминий, кроме своего небольшого веса, никаких других особых преимуществ перед чугуном не имеет.

Расточка коленвала своими руками

Расточка коленвала представляет собой сложную процедуру, выполнить которую в условиях даже хорошо оборудованного гаража практически невозможно. Так как она требует высокой точности, и может проводиться только на профессиональном токарном оборудовании. К тому же, чтобы получить качественный результат, нужен большой опыт и соответствующая квалификация. Самостоятельно можно выполнить следующие процедуры:

  • Демонтировать двигатель и все дополнительные навесные узлы, в число которых входит КПП, сцепление и маховик.
  • Вскрыть поддон силового агрегата, отвинтить крышку коренных и шатунных подшипников. Затем снять её с вкладышем и извлечь коленчатый вал.
  • Выполнить очистку коленвала. Для этой процедуры можно воспользоваться специальными смесями, их изобилия на рынке позволяет подобрать оптимальную жидкость в любой ценовой категории.

Особенности алюминиевого двигателя

Алюминиевые сплавы значительно мягче чугуна, поэтому для придания блоку необходимой жёсткости, его несущие стенки делают более толстыми, добавляют для жёсткости ребристую систему. Алюминий обладает более высоким коэффициентом температурного расширения, это требует более строгого контроля за зазорами между деталями двигателя. С целью снижения веса, в современных автомобилях поршни часто изготавливаются из алюминиевых сплавов, а поверхность цилиндров из других металлов.

Для усиления износостойкости стенок цилиндров применяют специальные технологии, позволяющие в процессе отливки блока цилиндров повысить в поверхностном слое процентное содержание кремния, удаляя при этом с помощью химических реакций алюминий. Это позволяет в разы увеличить уровень износостойкости стенок цилиндров сравнительно с изделиями, изготовленными из чугуна.

Чтобы снизить коэффициент трения, которое возникает между алюминиевым блоком и поршнями, последние покрывают тонким слоем железа.

Клапанная крышка и мембрана ВКГ

В клапанной крышке установлена важная мембрана системы вентиляции картерных газов. Как и на других двигателях, не только дизельных и не только на моторах VAG, при появлении трещины или при закупоривании этой мембраны сгустками масла возникают проблемы с отбором картерных газов.

Если мембрана треснула, то картерные газы и пары масла вместе с ними неконтролируемо уходят во впуск. Если мембрана и каналы возле нее закупорены, до давление газов в картере стремится найти другой выход. В первую очередь, как правило, газы начинают выходить по уплотнению клапанной крышки, а вместе с ними потихоньку просачивается масло. Одним словом, сильный масляный налёт во впуске или запотевания по клапанной крышке – это важные признаки, указывающие на необходимость проверки мембраны ВКГ.

Прокладка клапанной крышки, даже оригинальная, продаётся отдельно. Мембрану отдельно от крышки не купить, но доступны неоригинальные ремкомплекты для клапана ВКГ.

Выбрать и купить клапанную крышку для двигателя Volkswagen 1.2 TDI, 1.4 TDI, 1.9 TDI или 2.0 TDI вы можете в нашем каталоге контрактных запчастей.

Плюсы алюминиевых блоков цилиндров

Алюминиевые блоки цилиндров выдерживают температурный режим до +150-200 °C. Теплопроводность алюминиевых сплавов в три раза выше чугунных, это способствует более эффективной работе системы охлаждения двигателя. Очень важно подобрать алюминиевый сплав для блока цилиндров. Он должен соответствовать многим техническим требованиям, среди них:

  1. Низкая стоимость.
  2. Отличные литейные свойства.
  3. Хорошая обрабатываемость резанием.
  4. Невосприимчивость к повышенным температурам.

Выбирать алюминиевый литейный сплав необходимо на этапе проектировании блока цилиндров. При выборе сплава необходимо исходить из практических соображений, самыми предпочтительными являются высокопрочные литейные сплавы, однако, учитывая их высокую стоимость, литейные свойства и недостаточную прочность при повышении температуры, лучше от них отказаться.

Чаще всего применяются сплавы, не отвечающие жестким требованиям по примесям и загрязнениям, но которые достаточно приблизились к требованиям, предъявляемым для сплавов из первичного алюминия.

Уточняем, что важно

Чтобы сделать осознанный выбор нужно перечислить качества ценные нам для казана и найти для него наилучший материал: чугун или алюминий.

На продукты в казане действует жар, передающийся от стенок. Только для жидких блюд можно говорить о конвенции.

И чтобы всё блюдо готовилось ровно, не прижариваясь в одном места, а в другом быть еле тёплым, нужен равномерный нагрев сферической поверхности казана.

Живой огонь — не газовая плита, и мощность не открутить до минимума. И там, где нужно томить блюдо на малом, очень малом жару помогает запасённое тепло в посуде.

Чем выше теплопроводность материала, тем большая площадь поверхности посуды будет горячей. Но при высокой теплопроводности и неравномерном нагреве образуется пятно с очень высоким жаром, непосредственно в зоне нагрева.

Читайте также  Модуляция горелки газового котла что это?

Вес посуды нам тоже важен. Участь быть навечно помещёнными в печь получают ну очень большие экземпляры, остальные нужно будет время от времени носить на руках.

Ресурс насос-форсунок

Насос-форсунки имеют хороший ресурс, а продиагностировать их можно не снимая на двигателе по фактическим параметрами их работы. Все параметры их работы хорошо видны в диагностическом ПО, поэтому хороший диагност может определить степень износа и даже найдёт признаки присутствия воздуха в топливной системе.

В случае износа распылителя насос-форсунки она поддается ремонту, а вот если присутствуют признаки неправильной работы управляющего клапана или износ его седла, то насос-форсунку придется менять.

Выбрать и купить насос-форсунки для двигателя Volkswagen 1.2 TDI, 1.4 TDI, 1.9 TDI или 2.0 TDI вы можете в нашем каталоге контрактных запчастей.

Клапан управления геометрией турбокомпрессора

Геометрия турбокомпрессора двигателя 1.2 TDI PD находится под управлением электровакуумного клапана N75 (1H0906627). Обычно из-за неисправности этого клапана двигатель переходит в аварийный режим работы при определенной нагрузке. Фиксируемая ошибка чётко указывает на проблему с наддувом. При перезапуске двигатель, как правило, работает нормально и переходит на аварийный режим работы при очередном проявлении неисправности клапана N75.

Выбрать и купить воздушный электровакуумный клапан (клапан N75, клапан N18) для двигателя Volkswagen 1.2 TDI, 1.4 TDI, 1.9 TDI или 2.0 TDI вы можете в нашем каталоге контрактных запчастей.

Ремень ГРМ

Для дизеля используется стандартный ремень VAG с увеличенной до 30мм шириной. Шкив распредвала предусматривает наличие демпфера, сокращающего вибрационные нагрузки во время работы двигателя.

Шкив обладает составной конструкцией с креплением через ступицу к хвостовику распредвала. При установке ремня имеется возможность опустить шкив, чем существенно упрощается процедура замены и скорость ее выполнения.

Тандемный насос

На моторах с насос-форсунками используется так называемый тандемный насос. Он состоит из двух секций. Одна секция, наружная, подкачивает топливо в топливную рампу. Во внутренней секции находится вакуумный насос.

Этот сдвоенный узел частенько протекает топливом, в салоне появляется запах солярки.

Вместе с этим дизтопливо может просачиваться в вакуумную секцию и там примешиваться к маслу, которое подается для смазки. Возможна и обратная ситуация, когда масло попадает в секцию подкачки.

Проблема с нарушением герметичности тандемного насоса решается заменой его уплотнений, которые поставляются в ремкомплектах. Там же в ремонтном комплекте присутствуют пружины, которые нужно установить под лопатки подкачивающего насоса. Об износе данных пружин говорит плохой и долгий запуск двигателя, вызванный медленным нарастанием давления подачи топлива. В норме подкачивающий насос должен выдать 7 бар.

Не все проблемы тандемного насоса решаются ремкомплектом. В его вакуумной секции есть неудачно завальцованный на конвейере штуцер. Часто он разбалтывается, и тогда производительность вакуумного насоса снижается, даже тормоза становятся слабее. Подсос воздуха в вакуумную секцию неплохо ремонтируется холодной сваркой.

Выбрать и купить тандемный насос для двигателя Volkswagen 1.2 TDI, 1.4 TDI, 1.9 TDI или 2.0 TDI вы можете в нашем каталоге контрактных запчастей.

Турбокомпрессор

За нагнетание воздуха в двигатель 1.2 TDI PD отвечает турбокомпрессор Garrett GT1541V с изменяемой геометрией. Эта версия известна растрескиванием чугунного корпуса турбины. Из-за такой неприятности выхлопные газы просачиваются в подкапотное пространство, могут засасываться в салон через систему вентиляции. Сварка трещины чаще всего долго не держится, в конечном итоге приходится менять турбокомпрессор в сборе.

Износ вала и подшипников этого турбокомпрессора происходит редко, особенно если владелец использует правильное и качественное масло.

Выбрать и купить турбину для двигателя Volkswagen 1.2 TDI, 1.4 TDI, 1.9 TDI или 2.0 TDI вы можете в нашем каталоге контрактных запчастей.

Алюминиевый двигатель: плюсы, минусы и особенности

В истории не осталось имя того, кто первым задумался о возможности снижении веса двигателя путем замены тяжелого чугуна более легким алюминием при изготовлении блока цилиндров. Более прочный и дешевый чугун имеет в три раза превышает вес алюминия, кроме того, он подвержен коррозии, обладает значительно меньшей теплопроводностью.

Известно, что к 30-м годам прошлого века в некоторых гоночных автомобилях применялся двигатель из алюминия, который содержал мокрые чугунные гильзы, которые от корпуса блока разделяла охлаждающая жидкость.

В середине прошлого столетия такая конструкция начала применяться в автомобильной промышленности (как пример, мотор Москвича-412), однако полностью вытеснить чугун не удалось, так как конструкция была сложной технологически и обладала рядом недостатков, среди них:

  1. Низкая жесткость блока.
  2. Повышенная нагрузка на гильзы.
  3. Склонность к «продуванию» прокладки.

Однако к 2005 г. уже половина автомобилей имела алюминиевые блоки цилиндров, и с каждым годом их количество стремительно растет.

Особенности чугунного блока цилиндров

У большинства двигателей блок цилиндров отливают из серого легированного чугуна, который затем подвергают механической обработке. Чугун, в частности, легированный, отличается высокой прочностью и имеет низкий коэффициент трения между материалами, из которых изготовлены поршневые кольца и поршни. Как положительным является тот факт, что чугунные стенки цилиндров отличаются более высокой износостойкостью.

Основной недостаток чугунных блоков цилиндров — это их большой удельный вес. Чтобы улучшить динамику автомобиля мировые производители ищут пути уменьшения веса за счет его составляющих, в том числе и двигателя. Сегодня у многих современных автомобилях стоит алюминиевый блок цилиндров двигателя. Алюминий, кроме своего небольшого веса, никаких других особых преимуществ перед чугуном не имеет.

Из чего делают современные двигатели: новые материалы на службе автопроизводителей

На протяжении многих десятков лет моторы изготавливали из самых обычных материалов — стали, чугуна, меди, бронзы, алюминия. Совсем немного пластика, иногда какие-то мелкие элементы, вроде корпусов карбюраторов, — из магниевых сплавов. На волне тенденции к всемерному облегчению конструкций и увеличению мощности при улучшении экологической составляющей состав материалов с тех времен заметно изменился. Из чего же сегодня делают двигатели? Разбираемся.

Большая часть автовладельцев наверняка знает главный тренд современного автомобилестроения: увеличение мощности двигателя при постоянном уменьшении его объема и массы. Секрет такого сочетания кроется в том числе в новых материалах и конструктивах. Ну и, разумеется, тщательной проработке всех элементов силового агрегата, а также уже не скрываемом отсутствии избыточных (читай: невыгодных) запасов прочности.

Как ни странно, всевозможные нанотрубки и прочий хай-тек, о котором постоянно говорят в СМИ, в моторостроении на самом деле почти не применяются.

В серийных моторах самыми дорогими и сложными материалами являются кремнийникелевые покрытия, металлокерамический композит (например, известный как FRM у Honda), различные полимерно-углеродные композиции и постепенно появляющиеся в серийных двигателях титановые сплавы, а также сплавы с высоким содержанием никеля, например Inconel. В целом же двигателестроение остается очень консервативной областью машиностроения, где смелые эксперименты в серийном производстве не приветствуются.

Прогресс обеспечивается в основном «тонкой настройкой» и применением давно известных технологий по мере их удешевления. Основная масса серийных агрегатов состоит в основном из чугуна, стали и алюминиевых сплавов — по сути, самых дешевых материалов в машиностроении. Однако тут все же есть место для новых технологий.

Самая крупная деталь любого мотора — блок цилиндров. Она же самая тяжелая. Долгие десятки лет основным материалом для блоков служил чугун. Он достаточно прочен, хорошо льется в любую форму, его обработанные поверхности обладают высокой износостойкостью. Список достоинств включает и невысокую цену. Современные моторы небольшого рабочего объема по-прежнему льются из чугуна, и вряд ли в ближайшее время индустрия полностью откажется от этого материала.

Основная задача в совершенствовании сплавов чугуна — это сохранение высокой твердости поверхности при улучшении его вспомогательных качеств, иначе это может привести к необходимости использования чугунных же гильз для блока цилиндров из более износостойкого сплава. Так изредка делают, но в основном на грузовых моторах, где эта технология финансово оправданна.

Алюминий в качестве материала блока применяется также очень давно и совершенствуется примерно в том же направлении. Усилия направлены в основном на улучшение возможностей его обработки, на снижение коэффициента расширения при сохранении необходимой пластичности материала, повышение необходимых аспектов прочности сплавов.

Также развиваются технологии использования вторичного алюминия низкой очистки. Для таких сплавов применяются технологии, отличные от литья, причем налицо тенденция к изготовлению из алюминия блоков цилиндров более компактных моторов. Например, двигатель Volkswagen серии EA211 сегодня имеет алюминиевый блок, который оказался на 40% легче чугунного.

Магниевые сплавы значительно менее популярны. Они легче алюминиевых, но имеют значительно более низкую коррозийную стойкость, не переносят контакта с горячей охлаждающей жидкостью, со стальными крепежными деталями повышенной температуры.

На рядных шестицилиндровых блоках моторов BMW серий N52 и N53, например, из магниевого сплава выполнена только внешняя часть блока, «рубашка» системы охлаждения. Для сравнительно длинного блока шестицилиндрового мотора это дает выигрыш в массе порядка 10 кг по сравнению с цельноалюминиевой конструкцией.

Также магниевые сплавы используют для блок-картеров моторов с отъемными цилиндрами. В основном это двигатели мотоциклов.

Читайте также  На что влияет предел текучести стали?

Компоненты двигателя

Если с самой большой деталью мотора новые технологии и материалы не очень «дружат» в целом, то в частностях возможны интересные сюрпризы. Гильзы цилиндров у любого блока являются точкой приложения всех новейших технологий и материалов.

Высокопрочный чугун, методы поверхностного упрочнения алюминиевых высококремнистых сплавов, гальванические покрытия на основе сплава карбида кремния с никелем, металлокерамические матрицы и стальное напыление широко используются даже на серийных моторах.

Про чугун и высококремнистый алюминий говорить не будем, все же сами технологии не только старые, но и массовые. А вот про остальные материалы лучше рассказать чуть подробнее.

Упрочненные чугунные гильзы по технологии CGI (Compacted Graphite Iron) появились для реализации экстремально высокой степени форсирования у дизельных моторов. Этот чугун сильно отличается от распространенного серого чугуна. У него на 75% выше прочность на разрыв, на 40% выше модуль упругости, и он в два раза устойчивее к знакопеременным нагрузкам.

А его сравнительно невысокая стоимость и прочность позволяют создавать литые чугунные блоки с массой меньше, чем у алюминиевых. Но в основном его применение ограничено гильзами и коленчатыми валами. Гильзы получаются очень тонкими, теплопроводными и при этом столь же технологичными и надежными, как обычные гильзы из чугуна.

А коленчатые валы по прочности соперничают с коваными стальными при заметно меньшей себестоимости.

Покрытие по технологии Nicasil, в общем-то, не редкость и далеко не новинка, но оно остается одним из самых высокотехнологичных и перспективных в своей сфере. Изобрели его еще в 1967 году для роторно-поршневых двигателей, и засветиться в массовом автомобилестроении оно успело.

Porsche его применял для гильз цилиндров с 1970-х, а в 1990-е его попытались применить и на более массовых моторах, например в BMW и Jaguar, но недостатки технологии и высокая цена заставили отказаться от него в пользу более дешевых методов поверхностного упрочнения высококремниевых сплавов, например по технологии Alusil.

Причем более вероятной причиной отказа является как раз повышенная стоимость блоков цилиндров с этим покрытием, связанная с низкой технологичностью процесса гальванического нанесения и высоким процентом не выявляемого сразу брака, который потом успешно списали на высокосернистые бензины.

Тем не менее это покрытие все еще остается лучшим выбором для создания рабочей поверхности в любом мягком металле, потому под различными торговыми наименованиями применяется в массовом и особенно гоночном двигателестроении. Например, под маркой SCEM в моторах Suzuki. Его недостатки в основном связаны с очень высокой стоимостью обработки и слабой приспособленностью к массовому производству при использовании с крупными многоцилиндровыми блоками.

Металлокерамическая матрица (MMC), более известная как FRM в моторах Honda, — еще один оригинальный и интересный материал. Например, двигатель на суперкаре NSX имел гильзы, выполненные по такой технологии. Опять же технология далеко не новая, но, как и материал, очень перспективная. Покрытие типа Nicasil тоже относится к MMC, но его приходится наносить гальваническим методом, и в качестве матрицы выступает достаточно твердый никель.

В технологии FRM материалом матрицы служит алюминий, а MMC получается в процессе заливки гильзы из волокнистого материала на основе карбоновой нити в алюминиевый блок. Использование углеродного волокна более технологично. К тому же матрица получается намного более толстой, чуть более мягкой, намного более упругой и абсолютно интегрированной в материал блока. Отслоение, как это происходило с Nicasil, попросту невозможно. Задиры и локальные повреждения в силу структуры материала ему почти не страшны, а в случае износа цилиндр можно расточить благодаря большому запасу по толщине.

Особенности алюминиевого двигателя

Алюминиевые сплавы значительно мягче чугуна, поэтому для придания блоку необходимой жёсткости, его несущие стенки делают более толстыми, добавляют для жёсткости ребристую систему. Алюминий обладает более высоким коэффициентом температурного расширения, это требует более строгого контроля за зазорами между деталями двигателя. С целью снижения веса, в современных автомобилях поршни часто изготавливаются из алюминиевых сплавов, а поверхность цилиндров из других металлов.

Для усиления износостойкости стенок цилиндров применяют специальные технологии, позволяющие в процессе отливки блока цилиндров повысить в поверхностном слое процентное содержание кремния, удаляя при этом с помощью химических реакций алюминий. Это позволяет в разы увеличить уровень износостойкости стенок цилиндров сравнительно с изделиями, изготовленными из чугуна.

Чтобы снизить коэффициент трения, которое возникает между алюминиевым блоком и поршнями, последние покрывают тонким слоем железа.

Машину с каким двигателем выбрать на вторичном рынке? Плюсы и минусы

На вторичном рынке сейчас большое разнообразие моделей, в которых установлены различные типы моторов. Есть варианты с чугунными блоками цилиндров, а также перспективные модели с продвинутыми алюминиевыми блоками. Эти моторы уже прошли по 200-300 тыс. км, и по ним можно судить о надежности той или иной схемы. Какие же у них есть достоинства и недостатки и какой тип мотора не боится капитального восстановления?

Достоинства и недостатки чугунных моторов

Чугунные блоки цилиндров отличаются высокой прочностью и износоустойчивостью. В цилиндры запрессовывались гильзы из легированного чугуна, которые обладали гораздо большей прочностью, чем сам блок. Такая гильза могла проходить 300-400 тыс. км, а затем растачивалась под новый размер поршней.

Однако у чугунных моторов есть минусы. Главный — это их вес. Растет расход топлива, и увеличиваются вредные выбросы в атмосферу. Поэтому инженеры стали задумываться над возможностью снижения массы. Еще в 1930-е годы советские мотористы разработали дизельный двигатель для авиации, где блок цилиндров изготавливался из алюминия. Силовые агрегаты стали легче на треть.

Долгое время в автомобилестроении применялось комбинированное решение: двигатели с блоком из алюминия и гильзами в цилиндрах из чугуна.

Однако такие агрегаты не могли долго работать на высоких оборотах. При росте температур алюминий и чугун расширяются неодинаково, что может привести к короблению и потере герметичности прокладок. Поэтому в автоспорте стали переходить на полностью алюминиевые двигатели, в которых роль гильз выполнял слой высокопрочного термостойкого напыления.

Достоинство алюминиевых моторов

Моторы с напылением при использовании хорошего масла и бензина могут выдерживать высокие нагрузки. Такие моторы не подвержены эффекту неравномерного температурного расширения и могут долго работать на высоких оборотах.

В 2000-е годы началось активное внедрение этой схемы в массовое производство. Гильзы уже не ставились в цилиндры, а их роль выполняло лазерное или плазменное напыление на основе кремния (технология алюсил). Такие технологии теоретически на треть увеличивали ресурс силового агрегата.

Алюминиевые двигатели обладают более высокой теплопроводностью, чем чугун, из-за чего лучше нагреваются и охлаждаются. Они меньше весят и проще обрабатываются, но, главное, позволяют сравнительно долго работать на пике характеристик, раскручивая мотор до «красной зоны». Алюминиевые двигатели М112, М113, М272, М273 с алюсилом устанавливались, к примеру, на Mercedes-Benz. Бренд BMW применял такую же технологию в двигателях М52, М60, М62, М70, М73 и др., а Audi делает моторы 2.4 V6, 3.2 FSI V6, 4.2 FSI V8, 5.2 FSI V10.

В идеальных условиях и на хорошем бензине моторы с напылением могли проходить 500 тыс. км и больше. Но в России далеко не идеальные условия эксплуатации. Вскоре стали выявляться недостатки, которые поставили под сомнение заявленную надежность.

Недостатки алюминиевых моторов

У нас мало кто заливает в машины с алюминиевыми моторами бензин АИ-98, который рекомендован производителями. Подавляющее большинство автомобилистов заливает АИ-95 или даже АИ-92, считая их оптимальными для «надежной немецкой техники». Бензины с низким октановым числом могли приводить к детонациям, которые очень опасны для хрупкого напыления. Даже АИ-95 при работе мотора на максимальных оборотах мог вызывать этот эффект. В итоге появляются задиры на стенках цилиндров.

В общем, алюминиевые безгильзовые моторы очень чувствительны к нештатным режимам работы. Хрупкий износостойкий слой не терпит ударов юбками коротких поршней при детонациях.

В итоге уже к 150 тыс. км пробега накапливается столько проблем, что мотору необходим капитальный ремонт. А сделать его проблематично, так как производители не предполагают замену напыления. Приходится покупать новый блок, а это дорого.