Блок цилиндров является основополагающим элементом двигателя, он выполняет функцию каркаса, в котором располагаются цилиндры, окруженные охлаждающей рубашкой, масляные каналы, а в нижней его части выполнена постель для коленчатого вала. В процессе работы, вся основная нагрузка от вращающихся и поступательно движущихся деталей воспринимается именно блоком цилиндров двигателя. Поэтому при его изготовлении в нем изначально должен быть заложен большой запас прочности.
Одним из самых распространенных блоков используемых в автомобильной индустрии является рядный четырехцилиндровый блок, отлитый из серого лигированого чугуна, причем в котором цилиндры отлиты как одно целое. В нижней части блока цилиндров (картере) располагается постель для вкладышей коленчатого вала, сверху закрытая крышками коренных подшипников. Крышки подшипников или как их еще называют бугели, притянуты к блоку цилиндров болтами диаметром 10-12 мм, болты большего диаметра используются редко. Моменты и схема затяжки ботов, как правило, описаны в технической документации к автомобилю, но обычно для резьбы М10 момент затяжки лежит в пределах между 65 и 80 Нм, для резьбы М12 – это 90-110 Нм.
Крышки коренных подшипников при установке должны обязательно центроваться, это обеспечит их правильную установку и предотвратит вероятность перекоса крышки. На практике это достигается разными способами. Как мы можем видеть на картинке с боку, центрирование a и b является самым простым и распространенным, но оно не является столь успешным как хотелось бы, так как оно не может обеспечить идеальной геометрии постели. Если предыдущий вариант сравнивать с c и d, то здесь мы уже видим более сложное, но в тоже время точное центрирование c с помощью втулок, и d с помощью штифтов. В настоящее время производители свое предпочтение отдали варианту c, поэтому мы чаще можем встретить его применение в конструкциях крепления крышек коренных подшипников к блоку цилиндров.
При изготовлении двигателя на заводе крышки коренных подшипников, как правило, нумеруются (на каждой крышке выбивается порядковый номер), каждая крышка должна устанавливаться на свое место. Нумерация крышек обычно идет на возрастание в сторону коробки передач, но встречаются автомобили, в которых нумерация идет в обратном направлении.
В процессе работы двигателя коленчатый вал испытывает изгибающие нагрузки, от силы давления газов, передаваемые через поршень с шатуном. В свою очередь коленчатый вал передает эту нагрузку коренным опорам. Это говорит о том, что блок цилиндров при работе двигателя постоянно испытывает изгибающую нагрузку, и если его жесткости будет не достаточно, то в результате этого в скором времени из-за ускоренного износа выйдут из строя подшипники и двигатель потребует ремонта. Поэтому для придания жесткости блока на некоторых автомобилях, в частности NISSAN, HONDA, крышки коренных подшипников могут быть отлиты как одна целая деталь.
Или крышки подшипников устанавливаются отдельно, а сверху ложится специальная рама, которая прижимается теми же болтами.
На немецких автомобилях (AUDI, BMW), для придания жесткости блоку, мы можем встретить такой вариант исполнения: помимо классических болтов крышки, по бокам вкручены дополнительные.
При увеличении расстояния между плоскостью разъема коренных подшипников и нижней плоскостью разъема блока и поддона картера, жесткость блока на изгиб также увеличивается.
Очень большая жесткость блока цилиндров достигается, если нижняя часть блока отлита с крышками как одно целое и является верхней частью поддона. Данное исполнение мы можем встретить, на следующих марках автомобилей PORSCHE, VOLKSWAGEN, AUDI , TOYOTA, RENAULT и VOLVO.
Иногда чтобы добиться необходимой прочности и жесткости блока некоторые автопроизводители, например, такие как MERCEDES-BENZ,VOLKSWAGEN, BMW и другие, устанавливают литые алюминиевые поддоны. Для дополнительного охлаждения масла, их отливают с внешними ребрами. У литых поддонов, в отличие от штампованных, есть небольшой минус. Он заключается в том, что если автомобиль не оборудован дополнительной защитой двигателя от механических повреждений, то при наезде автомобиля на препятствие литой алюминиевый поддон получит более серьезные повреждения, нежели штампованный. Из-за сложности ремонт литого поддона окажется значительно дороже. Чтобы избежать дорогостоящего ремонта на некоторых автомобилях MERCEDES-BENZ, стали использовать комбинированные поддоны. Нижнюю часть стали делать штампованной.
Деформация блока цилиндров или вала характерна смещением осей постелей и шеек коленчатого вала, в результате это приводит к тому, что появляется неравномерный износ на шейках и вкладышах.
И, наконец, рассмотрим последний вариант — это придание жесткости блоку по опорам коренных подшипников коленчатого вала. Такой способ имел место на дизельных двигателях ROVER и ALFA-ROMEO. Данный способ заключается в том, что разъема блока по коренным подшипникам попросту нет, разъемными сделаны сами опоры, имеющие наружный диаметр больше, чем диаметр противовесов коленчатого вала. Эти блоки стали называть “туннельными”, но несмотря на повышенную жесткость данной конструкции, широкого применения она не получила, из-за большой сложности и увеличенного веса.
В следующей части рассмотрим устройство и назначение цилиндров.
