ПЕРЕЙТИ К НАЧАЛУ СТРАНИЦЫ
Интернет магазин запчастей: +7 (495) 984 3220
Адреса доставки запчастей

Москва, Ленинградский проспект, 64, институт МАДИ


Московская область, Ленинградское ш. 34-й км. Полигон МАДИ

Поиск запчастей

Код запчасти:

Сортировать:   


Вход в магазин

Логин:

Пароль:


Ремонт и обслуживание


Каталоги запчастей


Свежие темы форума



Новости



Результаты опроса по BMW
Сколько Вы тратите на обслуживание своего в год?
Какой расход масла у Вашего авто?
Сколько лет Вашему авто?
С какой периодичностью (по пробегу) Вы обслуживаете свое авто?
Перейти на главную страницу сайта


Узлы и детали дизельного двигателя. Компоненты системы Часть 1

06 июня 2011

 


Обзор системы

Механические узлы и детали дизельного Сначала описываются следующие двигателя делятся на три большие части.

  • Картер двигателя
  • Кривошипно-шатунный механизм
  • Газо-распределительный механизм

  • Эти три части находятся в постоянном взаимодействии. взаимосвязи, которые оказывают существенное влияние на свойства двигателя:
  • интервал между воспламенениями;
  • порядок работы цилиндров;
  • уравновешивание масс.


Интервал между воспламенениями
Механические элементы двигателя в основном делятся на три группы: картер двигателя, кривошипно-шатунный механизм и привод клапанов. Эти три группы находятся в тесной взаимосвязи и должны быть взаимосогласованы. Интервал между воспламенениями -это угол поворота коленчатого вала между двумя следующими друг за другом воспламенениями.
В течение одного рабочего цикла в каждом цилиндре один раз происходит воспламенение топливо-воздушной смеси. Рабочий цикл (всасывание, сжатие, рабочий ход, выпуск) у четырехтактного двигателя занимает два полных оборота коленчатого вала, т. е. угол поворота составляет 720°.
Одинаковый интервал между воспламенениями обеспечивает при всех частотах вращения равномерную работу двигателя. Этот интервал между воспламенениями получается следующим образом:
интервал между воспламенениями = 720°: количество цилиндров

Примеры:

  • четырехцилиндровый двигатель: 180° коленчатого вала (KB)
  • шестицилиндровый двигатель: 120° KB
  • восьмицилиндровый двигатель: 90° КВ.

Чем больше количество цилиндров, тем меньше интервал между воспламенениями. Чем меньше интервал между воспламенениями, тем равномернее работает двигатель.
По крайней мере, теоретически, т. к. к этому еще добавляется уравновешивание масс, которое зависит от конструкции двигателя и порядка работы цилиндров. Для того чтобы в цилиндре могло произойти воспламенение, соответствующий поршень должен находиться в „ВМТ конца такта сжатия", т. е. должны быть закрыты соответствующие впускной и выпускной клапаны. Это может иметь место, только когда коленчатый вал и распределительный вал правильно расположены относительно друг друга. Интервал между воспламенениями определяется взаимным расположением шатунных шеек (угловым расстоянием между коленами) коленчатого вала, т. е. углом между шейками следующих друг за другом цилиндров (порядок работы цилиндров). В V-образных двигателях угол развала должен быть равен интервалу между воспламенениями для достижения равномерной работы.
Поэтому восьмицилиндровые двигатели BMW имеют угол между рядами цилиндров 90°.

Порядок работы цилиндров
Порядок работы цилиндров - это последовательность, в которой происходит воспламенение в цилиндрах двигателя.
Порядок работы цилиндров непосредственно отвечает за плавную работу двигателя. Он определяется в зависимости от конструкции двигателя, количества цилиндров и интервала между воспламенениями.
Порядок работы цилиндров всегда указывается, начиная с первого цилиндра.

Конструкция двигателя количество цилиндров Смещение шеек КВ Угол развала Интервал между воспламенениями Порядок работы цилиндров
4-цилиндровый рядный двигатель

180°

-

180° КВ

1-3-4-2
6-цилиндровый рядный двигатель

120°

-

120° КВ

1-5-3-6-2-4
8-цилиндровый У-образный двигатель

90°

90°

90°КВ

1-5-4-8-6-3-7-2

Рис.1 - Кривая момента инерции
1- Направление по вертикали
2- Направление по горизонтали
3- Рядный шестицилиндровый двигатель BMW
4- V-образный шестицилиндровый двигатель 60°
5- V-образный шестицилиндровый двигатель 90°

Уравновешивание масс
Как описано ранее, плавность работы двигателя зависит от конструкции двигателя, количества цилиндров, порядка работы цилиндров и интервала между воспламенениями.
Их влияние можно показать на примере шести цилиндрового двигателя, который BMW изготавливает в виде рядного двигателя, хотя он занимает больше места и более трудоемок в изготовлении. Разницу можно понять, если сравнить уравновешивание масс рядного и V-образного шестицилиндровых двигателей.
На следующем рисунке показаны кривые момента инерции рядного шестицилин-дрового двигателя BMW, V-образного шестицилиндрового двигателя с углом между рядами 60° и V-образного шестицилиндрового двигателя с углом 90°.
Разница очевидна. В случае рядного шестицилиндрового двигателя движения масс уравновешиваются настолько, что весь двигатель практически неподвижен. V-образные шестицилиндровые двигатели, напротив, имеют явную тенденцию к движению, что проявляется в неравномерной работе.

Рис 2 - Картер двигателя М57
1- Крышка головки блока цилиндров
2- Головка блока цилиндров
3- Блок-картер
4- Масляный поддон


Корпусные детали
Корпусные детали двигателя берут на себя изоляцию от окружающей среды и воспринимают различные силы, которые возникают в процессе работы двигателя.

Корпусные детали двигателя состоят из показанных на следующем рисунке основных деталей. Для выполнения картером своих задач необходимы также уплотнительные прокладки и болты.

Основные задачи:

  • восприятие возникающих при работе двигателя сил;
  • герметизация камер сгорания, масляного поддона и охлаждающей рубашки;
  • размещение кривошипно-шатунного механизма и привода клапанов, а также других узлов.

Рис.3 - Кривошипно-шатунныи механизм двигателя М57
1- Коленчатый вал
2- Поршни
3- Шатуны

Кривошипно-шатунныи механизм
Кривошипно-шатунныи механизм отвечает за преобразование возникающего при сгорании топливо-воздушной смеси давления в полезное движение. При этом поршень получает прямолинейное ускорение. Шатун передает это движение на коленчатый вал, который превращает его во вращательное движение.

Кривошипно-шатунный механизм является функциональной группой, которая преобразует давление в камере сгорания в кинетическую энергию. При этом возвратно-поступательное движение поршня переходит во вращательное движение коленчатого вала. Кривошипно-шатунныи механизм является оптимальным решением в части выхода работы, коэффициента полезного действия и технической реализуемости.

Конечно, имеются следующие технические ограничения и конструктивные требования:

  • ограничение частоты вращения вследствие сил инерции;
  • непостоянство сил в течение рабочего цикла;
  • возникновение крутильных колебаний, которые создают нагрузки на трансмиссию и на коленчатый вал;
  • взаимодействие различных поверхностей трения.

На следующем рисунке показаны детали кривошипно-шатунного механизма:


Привод клапанов
Привод клапанов управляет сменой заряда. В современных дизельных двигателях BMW находит применение исключительно привод клапанов done с четырьмя клапанами на цилиндр. Передача движения на клапан осуществляется через рычаг толкателя.

В двигатель должен периодически подаваться наружный воздух, в то время как отработавший газ, который он производит, должен отводиться. В случае четырехтактного двигателя всасывание наружного воздуха и выпуск отработавшего газа называют сменой заряда или газообменом. В процессе смены заряда впускные и выпускные каналы периодически открываются и закрываются с помощью впускных и выпускных клапанов.
В качестве впускных и выпускных клапанов используются подъемные клапаны. Продолжительность и последовательность движений клапанов обеспечиваются распределительным валом.

Рис.4 - Головка блока цилиндров двигателя М47
1- Распредвал выпускных клапанов
2- Гидравлическая система компенсации клапанного зазора
3- Направляющая втулка клапана
4- Выпускной клапан
5- Впускной клапан
6- Пружина клапана
7- Распредвал впускных клапанов
8- Роликовый рычаг толкателя


Конструкция
Привод клапанов состоит из следующих деталей:

  • распределительные валы;
  • передаточные элементы (роликовые рычаги толкателей);
  • клапаны (целая группа);
  • гидравлическая система компенсации клапанного зазора (HVA) при наличии;
  • направляющие втулки клапанов с пружинами клапанов.

На следующем рисунке показана конструкция головки блока цилиндров с четырьмя клапанами (двигатель М47) с роликовыми рычагами толкателей и гидравлической системой компенсации клапанного зазора.



Конструкции
Привод клапанов может иметь различные исполнения. Их различают по следующим признакам:

  • количество и расположение клапанов;
  • количество и расположение распределительных валов;
  • способ передачи движения на клапаны;
  • способ регулировки зазоров в клапанах.

От первых двух пунктов зависит обозначение привода клапанов. Они приведены далее

Сокращение

Обозначение

Пояснение

sv Side Valves Клапаны находятся сбоку цилиндра и приводятся в движение расположенным снизу распределительным валом. Боковой клапан означает, что клапанная головка расположена сверху.
ohv Overhead Valves Верхнее расположение клапанов с нижним расположением распределительного вала. Расположенные снизу распределительные валы устанавливаются ниже линии раздела головки блока цилиндров и блок-картера.
ohc Overhead Camshaft Верхнее расположение клапанов с верхним расположением двух распределительных валов для каждого ряда цилиндров. В этом случае используется по одному отдельному распределительному валу для впускных и выпускных клапанов.
done Double Overhead Camshaft Верхнее расположение клапанов с верхним расположением двух распределительных валов для каждого ряда цилиндров. В этом случае используется по одному отдельному распределительному валу для впускных и выпускных клапанов.

Рис.5 - Компоненты привода клапанов двигателя М57
1- Впускной клапан
2- Пружина клапана со встроенной тарелкой (впускной клапан)
3- Элемент гидравлической системы компенсации клапанного зазора
4- Распредвал впускных клапанов
5- Выпускной клапан
6- Пружина клапана с встроенной тарелкой (выпускной клапан)
7- Роликовый рычаг толкателя
8- Распредвал выпускных клапанов

Дизельные двигатели BMW сегодня имеют исключительно по четыре клапана на цилиндр и по два расположенных сверху распределительных вала для каждого ряда цилиндров (dohc). Двигатели BMW M21 / М41 / М51 имели только по два клапана на цилиндр и по одному распределительному валу для каждого ряда цилиндров (ohc).
Передача движения кулачков распределительного вала на клапаны в дизельных двигателях BMW осуществляется роликовыми рычагами толкателей. При этом нужный зазор между кулачком распределительного вала и так называемым повторителем кулачка (например, роликовым рычагом толкателя) обеспечивается благодаря механической или гидравлической системе компенсации клапанного зазора (HVA).
На следующем рисунке показаны детали привода клапанов двигателя М57.

Блок-картер

Блок-картер, называемый также блоком цилиндров, включает цилиндры, рубашку охлаждения и картер приводного механизма. Требования и задачи, которые предъявляются к блок-картеру, высоки вследствие сложности сегодняшних двигателей „Hightech". Однако, совершенствование блок-картера происходит в том же темпе, тем более, что многие новые или усовершенствованные системы взаимодействуют с блок-картером.

Ниже приводятся основные задачи.

  • Восприятие сил и моментов
  • Размещение кривошипно-шатунного механизма
  • Размещение и соединение цилиндров
  • Размещение опор коленчатого вала
  • Размещение каналов охлаждающей жидкости и системы смазки
  • Интеграция системы вентиляции
  • Крепление различного вспомогательного и навесного оборудования
  • Герметизация полости картера

Исходя из этих задач возникают различные и перекрывающие друг друга требования к прочности на растяжение и сжатие, изгиб и скручивание. В частности:

  • силы воздействия газов, которые воспринимаются резьбовыми соединениями головки блока цилиндров и опорами коленчатого вала;
  • внутренние силы инерции (изгибающие силы), являющиеся результатом сил инерции при вращении и колебаниях;
  • внутренние силы кручения (скручивающие силы) между отдельными цилиндрами;
  • крутящий момент коленчатого вала и, как результат, силы реакции опор двигателя;
  • свободные силы и моменты инерции, как результат сил инерции при колебаниях, которые воспринимаются опорами двигателя.

Конструкция
Основная форма блок-картера не слишком сильно изменилась с начала моторо-сторения. Изменения в конструкции коснулись частностей, например, из какого количества деталей изготавливается блок-картер или как выполняются отдельные его части. Конструкции можно классифицировать в зависимости от исполнения:

  • верхней плиты;
  • области постели коренного подшипника;
  • цилиндров.

Рис 1 - Конструкции верхней плиты
А Закрытое исполнения
В Открытое исполнения

Верхняя плита
Верхняя плита может быть выполнена в двух различных конструктивных исполнениях: закрытое и открытое. Конструктивное исполнение влияет как на процесс литья, так и на жесткость блок-картера.
При закрытом исполнении верхняя плита блок-картера полностью закрыта вокруг цилиндра.
Имеются отверстия и каналы для подачи масла под давлением, стока масла, охлаждающей жидкости, вентиляции картера и резьбовых соединений головки блока цилиндров.
Отверстия для охлаждающей жидкости соединяют водяную рубашку, которая окружает цилиндр, с водяной рубашкой в головке блока цилиндров.
Такая конструкция имеет недостатки в части охлаждения цилиндров в зоне ВМТ. Преимуществом закрытого исполнения по сравнению с открытым является более высокая жесткость верхней плиты и, тем самым, меньшая деформация плиты, меньшее смещение цилиндров и лучшая акустика.
При открытом исполнении водяная рубашка, окружающая цилиндр, открыта в верхней части. Это улучшает охлаждение цилиндров в верхней части. Меньшая жесткость в настоящее время компенсируется применением металлической прокладки головки блока.

Рис.2 - Закрытое исполнение верхней плиты двигателя M57TU2 Блок-картеры дизельных двигателей BMW изготавливаются из серого чугуна. Начиная с двигателей M57TU2 и U67TU картер изготавливается из высокопрочого алюминиевого сплава.

В дизельных двигателях BMW используется закрытое исполнение плиты. Область постели коренного подшипника
Исполнение области постели коренного подшипника имеет особое значение, т. к. в этом месте воспринимаются силы, действующие на подшипник коленчатого вала.
Исполнения отличаются плоскостью разъема блок-картера и масляного поддона и конструкцией крышек коренных подшипников.
Исполнения плоскости разъема:

  • фланец масляного поддона по центру коленчатого вала;
  • фланец масляного поддона ниже центра коленчатого вала.

  • Конструкции крышек коренных подшипников:
  • отдельные крышки коренных подшипников;
  • интеграция в одну рамную конструкцию.

Рис.3 - Постель коренного подшипника в блок-картере
1 Блок-картер (верхняя часть)
2 Постель коренного подшипника
3 Отверстие
4 Отверстие для коленчатого вала
5 Крышка коренного подшипника

Постель коренного подшипника
Постель подшипника - это верхняя часть опоры коленчатого вала в блок-картере. Постели подшипников всегда интегрированы в отливку блок-картера.
Число постелей подшипников зависит от конструкции двигателя, в первую очередь, от количества цилиндров и их расположения. Сегодня из соображений уменьшения колебаний используется максимальное число коренных подшипников коленчатого вала. Максимальное число означает, что рядом с каждым коленом коленчатого вала находится коренной подшипник.
При работающем двигателе газ в полости картера постоянно находится в движении. Движения поршней действуют на газ, как насосы. Для уменьшения потерь на эту работу многие двигатели сегодня имеют отверстия в постелях подшипников. Это облегчает выравнивание давления во всем блок-картере.


Рис 4 - Конструкции блок-картеров
А Блок-картер с плоскостью разъема по центру коленчатого вала
В Блок-картер с опущенными стенками
С Блок-картер с верхней и нижней частями
1 Верхняя часть блок-картера
2 Отверстие для коленчатого вала
3 Крышка коренного подшипника
4 Нижняя часть блок-картера (конструкция с bedplate)
5 Масляный поддон

Плоскость разъема картера

Плоскость разъема блок-картера и масляного поддона образует фланец масляного поддона. Различают два конструктивных исполнения. В первом случае плоскость разъема лежит по центру коленчатого вала. Т. к. это конструктивное исполнение экономично при изготовлении, но обладает значительными недостатками по части жесткости и акустики, оно не используется в дизельных двигателях BMW.
При втором конструктивном исполнении (В) фланец масляного поддона располагается ниже центра коленчатого вала. При этом различают блок-картер с опущенными стенками и блок-картер
с верхней и нижней частями, последняя называется конструкцией с bedplate (С). Дизельные двигатели BMW имеют блок-картер с опущенными стенками.

Рис 5 - Блок-картер двигателя М67
1 Верхняя часть блок-картера
2 Отверстие для коленчатого вала
3 Крышка коренного подшипника
4 Перемычка
5 Постель коренного подшипника

В двигателе М67 также используется конструкция с опущенными стенками. Это обеспечивает высокую динамическую жесткость и хорошую акустику. Перемычка из стали уменьшает нагрузку на болты крепления крышки подшипника и дополнительно усиливает область постели коренного подшипника.

Рис.6 - Концепция поддерживающей балки

Концепция поддерживающей балки
Для достижения высокой динамической жесткости блок-картеры дизельных двигателей BMW сконструированы по принципу поддерживающей балки. При такой конструкции в стенках блок-картера отливаются горизонтальные и вертикальные элементы коробчатого сечения. Кроме того, блок-картер имеет опущенные стенки, которые доходят до 60 мм ниже центра коленчатого вала и заканчиваются плоскостью для установки масляного поддона.

 

Крышка коренного подшипника
Крышки коренных подшипников являются нижней частью опор коленгчатого вала. При изготовлении блок-картера постели и крышки коренных подшипников обрабатываются вместе. Поэтому необходимо их фиксированное положение относительно друг друга. Обычно это осуществляется с помощью центрирующих втулок или сделанных по бокам в постелях поверхностей. Если блок-картер и крышки коренных подшипников сделаны из одного материала, крышки могут быть изготовлены по методу разлома.
При отделении крышки коренного подшипника методом разлома образуется точная поверхность разлома. Такая структура поверхности точно центрирует крышку коренного подшипника при установке на постель. Дополнительная обработка поверхности не требуется.

Рис.7 - Крышка подшипника двигателя М67, изготовленная по методу разлома
1 Крышка коренного подшипника
2 Постель коренного подшипника

Другой возможностью точного позиционирования является выштамповка поверхностей постели и крышки коренного подшипника.
Такая фиксация обеспечивает абсолютно гладкий переход между постелью и крышкой в отверстии для коренного подшипника после повторной сборки.





Рис.8 - Выштамповка поверхности крышки коренного подшипника двигателя M67TU
1 Крышка коренного подшипника
2 Выштамповка поверхности крышки коренного подшипника
3 Ответная форма поверхности постели коренного подшипника
4 Постель коренного подшипника

При выштамповке поверхности крышка коренного подшипника получает определенный профиль. При первой затяжке болтов крепления крышки коренного подшипника этот профиль отпечатывается на поверхности постели и обеспечивает отсутствие перемещений в поперечном и продольном направлениях.
Крышки коренных подшипников почти всегда изготавливаются из серого чугуна. Общая обработка с алюминиевым блок-картером, хотя и предъявляет особые требования, является сегодня обычной для крупносерийного производства. Комбинация алюминиевого блок-картера с крышками коренных подшипников из серого чугуна дает определенные преимущества. Низкий коэффициент теплового расширения серого чугуна ограничивает рабочие зазоры коленчатого вала. Наряду с высокой жесткостью серого чугуна это приводит к снижению шума в области постели коренного подшипника.

Цилиндр

Цилиндр и поршень образуют камеру сгорания. Поршень вставляется в гильзу цилиндра. Гладко обработанная поверхность гильзы цилиндра вместе с поршневыми кольцами обеспечивает эффективное уплотнение. Кроме того, цилиндр отдает тепло блок-картеру или прямо охлаждающей жидкости. Конструкции цилиндров различаются по используемому материалу:

  • монометаллическая конструкция (гильза цилиндра и блок-картер изготовлены из одного материала);
  • технология вставки (гильза цилиндра и блок-картер изготовлены из различных материалов, соединенных физически);
  • технология соединения (гильза цилиндра и блок-картер изготовлены из различных материалов, соединенных металлически).

Всегда следует обращать внимание на совместимость материалов зеркала цилиндра и поршня.

Монометаллическая конструкция
При монометаллической конструкции цилиндр изготавливается из того же материала, что и блок-картер. Прежде всего, по принципу монометаллической конструкции изготавливаются блок-картер из серого чугуна и AISi-блок-картер. Необходимое качество поверхности достигается путем многократной обработки. Дизельные двигатели BMW имеют блок-картеры монометаллической конструкции только из серого чугуна, т. к. максимальное давление при воспламенении достигает 180 бар.

Технология вставки
Не всегда материал блок-картера удовлетворяет требованиям, предъявляемым к цилиндру. Поэтому часто цилиндр изготавливается из другого материала, обычно в комбинации с алюминиевым блок-картером. Гильзы цилиндров различают:

    1. по способу соединения блок-картера с гильзой
  • интегрированные в отливку
  • запрессованные
  • обжатые
  • вставные.

  • 2.
    по принципу работы в блок-картере
  • мокрые и
  • сухие

  • 3.
    по материалу
  • из серого чугуна или
  • алюминия

Мокрые гильзы цилиндров имеют непосредственный контакт с водяной рубашкой, т. е. гильзы цилиндров и литой блок-картер образуют водяную рубашку. Водяная рубашка при сухих гильзах цилиндров находится полностью в литом блок-картере - аналогично монометаллической конструкции. Гильза цилиндра не имеет прямого контакта с водяной рубашкой.

Рис.9 - Сухая и мокрая гильзы цилиндров
А Цилиндр с сухой гильзой
В Цилиндр с мокрой гильзой
1 Блок-картер
2 Гильза цилиндра
3 Водяная рубашка

Мокрые гильзы цилиндров имеют преимущество в части передачи тепла, в то время, как преимущество сухих гильз в производстве и возможности обработки. Как правило, затраты на производство гильз цилиндров снижаются при большом количестве. Гильзы из серого чугуна для обоих двигателей M57TU2 и M67TU проходят термическую обработку.

Технология соединения
Еще одной возможностью изготовления зеркала цилиндра, при алюминиевом блок-картере, является технология соединения. И в этом случае гильзы цилиндров вставляются при отливке. Конечно, это осуществляется с помощью специального процесса {например, под высоким давлением), так называемого интерметаллического соединения с блок-картером. Таким образом, зеркало цилиндра и блок-картер неразделимы. Эта технология ограничивает использование процессов литья и, тем самым, конструкцию блок-картера. В дизельных двигателях BMW такая технология в настоящее время не используется.

Обработка зеркал цилиндров
Зеркало цилиндра является поверхностью скольжения и уплотнения для поршня и поршневых колец. Качество поверхности зеркала цилиндра является определяющим для образования и распределения масляной пленки между контактирующими деталями. Поэтому шероховатость зеркала цилиндра в большой степени отвечает за расход масла и износ двигателя. Окончательная обработка зеркала цилиндра осуществляется хонингованием. Хонингование - полировка поверхности с помощью комбинированных вращательных и возвратно-поступательных движений режущего инструмента. Таким образом получается чрезвычайно малое отклонение формы цилиндра и равномерная низкая шероховатость поверхности. Обработка должна быть щадящей по отношению к материалу, чтобы исключить сколы, неровности в местах переходов и образование заусенцев.

Рис.10 - Сравнение масс литых и алюминиевых блок-картеров
1 Мощность двигателя
2 Масса блока цилиндров

Материалы

Даже сейчас блок-картер является одной из самых тяжелых деталей всего автомобиля. И занимает самое критичное место для динамики движения: место над передней осью. Поэтому именно здесь делаются попытки полностью использовать потенциал для уменьшения массы. Серый чугун, который в течение десятилетий использовался в качестве материала для блок-картера, все больше и больше заменяется в дизельных двигателях BMW алюминиевыми сплавами. Это позволяет получить значительное снижение массы. В двигателе M57TU оно составляет 22 кг.
Но, преимущество в массе не единственное отличие, которое имеет место при обработке и применении другого материала. Изменяется также акустика, антикоррозионные свойства, требования к производству обработке и объемы сервисного обслуживания.

Материал

0,2 % пред. текуч. Н/мм2

Предел прочности при растяжении Н/мм2

Плотн.

г/см3

Мод. упр.

кН/мм2

Серый чугун

-

250-350

7,2-7,7

115-135

Алюминиево-

кремниевыи сплав

140-240

200-310

2,75

74-78

Серый чугун
Чугун - это сплав железа с содержанием углерода более 2 % и кремния более 1,5 %. В сером чугуне избыточный углерод содержится в форме графита
Для блок-картеров дизельных двигателей BMW использовался и используется чугун с пластинчатым графитом, который получил свое название по расположению находящегося в нем графита. Другие составляющие сплава - это марганец, сера и фосфор в очень маленьких количествах.
Чугун с самого начала предлагался как материал для блок-картеров серийных двигателей, т. к. этот материал не дорог, просто обрабатывается и обладает необходимыми свойствами. Легкие сплавы долго не могли удовлетворить этим требованиям. BMW использует для своих двигателей чугун с пластинчатым графитом вследствие его особенно благоприятных свойств.
А именно:

  • хорошая теплопроводность;
  • хорошие прочностные свойства;
  • простая механообработка;
  • хорошие литейные свойства;
  • очень хорошее демпфирование.

Выдающееся демпфирование - это одно из отличительных свойств чугуна с пластинчатым графитом. Оно означает способность воспринимать колебания и гасить их за счет внутреннего трения. Благодаря этому значительно улучшаются вибрационные и акустические характеристики двигателя.
Хорошие свойства, прочность и простая обработка делают блок-картер из серого чугуна и сегодня конкурентоспособным. Благодаря высокой прочности, бензиновые двигатели М и дизельные двигатели и сегодня делаются с блок-картерами из серого чугуна. Возрастающие требования к массе двигателя на легковом автомобиле в будущем смогут удовлетворить только легкие сплавы.

Алюминиевые сплавы
Блок-картеры из алюминиевых сплавов пока еще относительно новы для дизельных двигателей BMW. Первыми представителями нового поколения являются двигатели M57TU2 и M67TU.
Плотность алюминиевых сплавов составляет примерно треть по сравнению с серым чугуном. Однако, это не значит, что преимущество в массе имеет такое же соотношение, т. к. вследствие меньшей прочности такой блок-картер приходится делать массивнее.

Другие свойства алюминиевых сплавов:

  • хорошая теплопроводность;
  • хорошая химическая стойкость;
  • неплохие прочностные свойства;
  • простая механообработка.

Чистый алюминий не пригоден для литья блок-картера, т. к. имеет недостаточно хорошие прочностные свойства. В отличие от серого чугуна основные легирующие компоненты добавляются здесь в относительно больших количествах.

Сплавы делятся на четыре группы, в зависимости от преобладающей легирующей добавки.
Эти добавки:

  • кремний (Si);
  • медь (Си);
  • магний (Мд);
  • цинк (Zn).

Для алюминиевых блок-картеров дизельных двигателей BMW используются исключительно сплавы AlSi. Они улучшаются небольшими добавками меди или магния.
Кремний оказывает положительное воздействие на прочность сплава. Если составляющая больше 12 %, то специальной обработкой можно получить очень высокую твердость поверхности, хотя резание при этом осложнится. В районе 12 % имеют место выдающиеся литейные свойства.
Добавка меди (2-4 %) может улучшить литейные свойства сплава, если содержание кремния меньше 12 %.
Небольшая добавка магния (0,2-0,5 %) существенно увеличивает значения прочности.
Для обоих дизельных двигателей BMW используется алюминиевый сплав AISi7MgCuO,5. Материал уже использовался BMW для головок цилиндров дизельных двигателей.
Как видно из обозначения AISl7MgCuO,5, этот сплав содержит 7 % кремния и 0,5 % меди.
Он отличается высокой динамической прочностью. Другими положительными свойствами являются хорошие литейные свойства и пластичность. Правда, он не позволяет достичь достаточно износостойкой поверхности, которая необходима для зеркала цилиндра. Поэтому блок-картеры из AISI7MgCuO,5 приходится выполнять с гильзами цилиндров (см. главу „Цилиндры").

Обзор в виде таблицы

Двигатель

Материал
блок-картера

Материал зеркала цилиндра

Производство/ конструкция зеркала цилиндра

M21D24

СЧ

СЧ

Монометалл

M41D17

СЧ

СЧ

Монометалл

M47D20TU

СЧ

СЧ

Монометалл

M47D20

СЧ

СЧ

Монометалл

M47D20TU

СЧ

СЧ

Монометалл

M51D25TU

СЧ

СЧ

Монометалл

M57D30

СЧ

СЧ Монометалл
M57D30TU СЧ СЧ Монометалл
M57D30TU2 AISi7MgCuO,5 СЧ Сухие гильзы
M67D40 GGV-500 GGV-500 Монометалл
M67D44TU AISi7MgCuO,5 СЧ Сухие гильзы
СЧ = серый чугун, GGV = серый чугун с вермикулярным графитом, AlSi = алюминиево-кремниевый сплав      

Головка блока цилиндров с крышкой
В головке блока цилиндров полностью размещаются привод клапанов. К этому добавляются каналы газообмена, охлаждающей жидкости и масляные каналы. Головка блока цилиндров закрывает сверху камеру сгораних и служит, таким образом, крышкой камеры сгорания.

Общая информация
Собранная головка блока цилиндров, как никакая другая функциональная группа двигателя, определяет эксплуатационные свойства, такие, как выход мощности, крутящий момент и выброс вредных веществ, расход топлива и акустику. В головке блока цилиндров расположен почти весь газораспределительный механизм.
Соответственно, обширны и задачи, которые должна решать головка блока цилиндров:

  •    восприятие сил;
  •    размещение привода клапанов;
  •    размещение каналов для смены заряда;
  •    размещение свечей накаливания;
  •    размещение форсунок;
  •    размещение каналов охлаждающей жидкости и системы смазки;
  •    ограничение цилиндра сверху;
  •    отвод тепла к охлаждающей жидкости;
  •    крепление вспомогательного и навесного оборудования и датчиков.

  • Из задач вытекают следующие нагрузки:
  •    силы воздействия газов, которые воспринимаются резьбовыми соединениями головки блока цилиндров;
  •    крутящий момент распределительных валов;
  •    силы, возникающие в опорах распределительных валов.

Процесс сгорания в цилиндре действует на головку блока цилиндров с той же силой, что и на поршень

Дизельные двигатели и ДВС

  Способы оплаты
  Способы оплаты через электронные платежные системы
2005-2011 © Madi-AUTO
Все права защищены


Сделано в ТрэйдСофт

Москва, Ленинградский проспект, 64, МАДИ, ПЛТД.



Интернет магазин запчастей +7(495) 984-3220

Сервис и обслуживание +7(495) 507-0490

Кузовной цех +7(926) 602-2464



ICQ:
e-mail магазина запчастей: zakaz@madi-auto.ru

 

Rambler's Top100

TopList