БЛОКИ ДВИГАТЕЛЯ: алюминий против железа

Что случилось с головками двигателя? Добро пожаловать в очередной выпуск «Кэмпа по двигателям», и сегодня мы поговорим об основе каждого двигателя — блоке цилиндров!

Товары D4A: https://teespring.com/en-GB/d4a-merch
Patreon:   / d4a  

Начнём с основ. Как вы, вероятно, знаете, блок цилиндров — это основа любого двигателя... если бы двигатель был человеком, блок цилиндров был бы его скелетом. И точно так же, как человек без скелета был бы всего лишь комком мяса и кожи, так и двигатель без блока цилиндров был бы просто грудой деталей на полу.
Блок цилиндров — самая большая и сложная цельная металлическая деталь в каждом двигателе. Всё в двигателе: коленчатый вал, головка блока цилиндров, выхлопная система, впускная система и даже коробка передач — крепится к блоку цилиндров. И, как вы, вероятно, уже знаете, блок двигателя такой же старый, как и сам двигатель внутреннего сгорания, он был там с самого начала и будет там до конца.
Хотя первый в истории авиационный двигатель, полёт которого произошёл в самолёте Райт в 1903 году, имел алюминиевый блок двигателя для снижения веса, алюминиевые блоки были редкостью на протяжении большей части истории двигателей внутреннего сгорания, где чугунные блоки долгое время доминировали. Алюминиевые блоки двигателей начали появляться в серийном производстве легковых автомобилей ещё в 60-х годах, но они были гораздо менее распространены, чем чугунные блоки. В 60-х и 70-х годах алюминиевые блоки двигателей составляли менее 2% от всех новых блоков двигателей. Но этот процент продолжал расти на протяжении десятилетий, и к концу 90-х годов алюминиевые блоки двигателей достигли почти трети всех новых блоков двигателей. Более того, всё более строгие нормы выбросов и расхода топлива подтолкнули производителей к поиску способов создания всё более лёгких автомобилей и транспортных средств, а также всё более эффективных двигателей. Это склонило чашу весов в пользу алюминия, и к 2005 году алюминиевые блоки цилиндров сравнялись с чугунными, разделив их долю в новых блоках цилиндров поровну. Сегодня алюминиевые блоки цилиндров составляют более двух третей всех новых блоков цилиндров, и эта доля, вероятно, будет продолжать расти.

Но, если оставить в стороне новые двигатели, вы по-прежнему найдёте множество тюнеров, энтузиастов и производителей гоночных двигателей, которые предпочитают и придерживаются чугунных блоков цилиндров, перерабатывая их и перестраивая в очень надёжные и эффективные двигатели.

Прежде чем мы продолжим, необходимо кое-что прояснить. Термин «алюминий» или «алюминий и железо» несколько вводит в заблуждение, поскольку под термином «алюминий» подразумеваются сотни различных алюминиевых сплавов и десятки различных марок и классов серого чугуна. Итак, чтобы быть точнее, давайте сначала выясним, из какого алюминия и какого чугуна на самом деле изготавливаются блоки цилиндров двигателя.
Как я уже говорил, блоки цилиндров двигателя обычно изготавливаются из серого чугуна, одного из наиболее распространённых видов чугуна, используемого для литья.

Сейчас литой серый чугун подразделяется на классы или марки. Блоки цилиндров обычно изготавливаются из серого чугуна класса 20 или 25 и имеют предел прочности на разрыв в диапазоне 20 000–25 000 фунтов на кв. дюйм. Алюминиевые блоки цилиндров OEM чаще всего изготавливаются из одного из трёх сплавов: 319, A356 или A357.

Существует ещё один алюминиевый сплав, из которого изготавливаются алюминиевые блоки цилиндров, — это сплав 6061, который значительно прочнее при давлении 60–70 000 фунтов на квадратный дюйм. Однако такие блоки цилиндров — чрезвычайно дорогой вариант, предназначенный только для самых экстремальных гоночных автомобилей.

Алюминиевые блоки цилиндров не только легче литых, но и меньше нагреваются, поскольку обладают лучшей теплопроводностью, что позволяет им передавать больше тепла охлаждающей жидкости и отводить больше тепла от камер сгорания. Это позволяет инженерам задавать более высокие степени сжатия, поддерживая более низкую температуру в камерах сгорания и предотвращая перегрев и детонацию. Высокая степень сжатия положительно влияет как на мощность, так и на эффективность. Вот почему 4g63 был заменён на 4b11, rb26 (rb25dett) — на VR38 (VR38dett), а 2jz (2jz-gte) — на BMW B58, полагаю. Но за лучшую теплопроводность приходится платить: алюминиевые блоки цилиндров подвержены большей деформации при перегреве.

Подводя итог: алюминиевые блоки цилиндров легче, их трещины легче ремонтировать, они способны обеспечивать более высокую максимальную степень сжатия и обладают большей термической эффективностью. С другой стороны, чугунные блоки цилиндров выдерживают большее давление наддува, дешевле и проще в ремонте, а также лучше поглощают шум и вибрации. Так кто же победитель? Ну, это действительно зависит от области применения. У обоих вариантов есть существенные преимущества, и выбор лучшего варианта зависит от того, что вы хотите сделать с двигателем.

Особая благодарность моему покровителю:
Дэниелу
...