Китай блок двигателя с коленвалом

Когда говорят про китай блок двигателя с коленвалом, часто представляют монолитную отливку с уже интегрированными опорами. Но в реальности коленвал редко отливается в блоке — это технологически нецелесообразно для серийного производства. Речь скорее о блоке цилиндров, спроектированном под установку коленчатого вала, где критична точность обработки постелей и соосность. Многие путают литые блоки с чугунными гильзами и алюминиевые с запрессованными гильзами — а ведь от этого зависит и методика ремонта, и поведение двигателя при перегревах.

Технологические особенности литья блоков

Вот смотрю на спецификации АО ?Тайчжоу Цзинъи Электромеханика? — у них как раз машины литья под давлением 160-800Т. Для блоков двигателей важен не столько тоннаж, сколько система охлаждения формы. Бывало, при отладке новых пресс-форм появлялись микротрещины в зонах перехода от ребер жесткости к фланцам крепления КВ. Причина — локальные напряжения при неравномерной кристаллизации сплава.

Интересно, что для дизельных модификаций часто используют гильзы из специального чугуна, которые запрессовывают в алюминиевый блок. Но если геометрия посадочного места не идеальна, после термоциклирования появляется течь антифриза в полость картера. Однажды видел партию, где проблема была в отклонении диаметра гильзы всего на 0.03 мм — но этого хватило для брака 12% блоков.

Современные тенденции — литье с локальным упрочнением стенок цилиндров плазменным напылением. Но для массового производства пока дороговато, хотя у китайских производителей уже есть экспериментальные линии. Думаю, через пару лет это станет стандартом для турбомоторов.

Обработка постелей коленвала

Здесь главный враг — эллипсность и конусность после чистовой расточки. На стенде проверяем индикатором в 4-х плоскостях, но иногда проблемы всплывают уже после сборки мотора. Как-то раз столкнулся с шумом на горячую — оказалось, тепловое расширение алюминиевого блока и стальных вкладышей дало разную деформацию в верхней и нижней половинках постели.

Важный нюанс — последовательность затяжки крышек коренных подшипников. Если нарушить порядок (особенно на многоопорных валах), может ?повести? ось коленвала. Для V-образных моторов это критично — дисбаланс сразу чувствуется.

Сейчас многие переходят на обработку на обрабатывающих центрах с ЧПУ за одну установку. У того же Тайчжоу Цзинъи как раз такие возможности есть — снижаются cumulative погрешности. Но все равно требуются доводочные операции припуск ведь снимается неравномерно из-за остаточных напряжений в отливке.

Системы охлаждения и смазки

Конструкция рубашки охлаждения вокруг гильз — это всегда компромисс. Слишком тонкие каналы забиваются накипью, слишком толстые — снижают прочность блока. В двигателях с верхним расположением распредвала часто забывают про нормальный отвод тепла от постелей КВ — а ведь масло через подшипники тоже отводит тепло.

Запомнился случай с модернизацией промышленного двигателя — при увеличении оборотов на 15% начался перегрев в зоне 3-й коренной опоры. Пришлось фрезеровать дополнительные каналы в карманах системы смазки. Кстати, диаметр масляных каналов от главной магистрали к вкладышам тоже важен — если меньше расчётного, масляное голодание на высоких оборотах гарантировано.

Современные решения — комбинированные системы с охлаждением поршней через форсунки и дополнительными жаровыми трубами в наиболее нагруженных зонах. Но это уже для форсированных моторов.

Контроль качества и типовые дефекты

На производстве вроде Тайчжоу Цзинъи обычно используют ультразвуковой контроль и рентген для выявления раковин. Но некоторые дефекты проявляются только при механической обработке — например, включения оксидов алюминия в зоне резьбовых отверстий для шпилек ГБЦ.

Характерный брак — микротрещины в зоне опор распредвалов, которые расходятся к постелям коленвала. Такое часто бывает при нарушении термообработки отливки. Выявляется только при гидравлических испытаниях под давлением.

Ещё одна головная боль — коробление при старении отливки. Даже после искусственного старения иногда наблюдается изменение геометрии постелей КВ через 2-3 месяца хранения. Особенно чувствительны блоки с тонкостенными перегородками между цилиндрами.

Ремонтные возможности и модернизация

Для восстановления геометрии постелей коленвала обычно используют расточку под ремонтные вкладыши. Но здесь важно учитывать твёрдость материала блока — у алюминиевых сплавов она может существенно отличаться. Если твёрдость ниже HRB 50, есть риск ?просадки? посадочных мест вкладышей после пробега 30-40 тыс. км.

Интересное решение видел у некоторых китайских производителей — установка стальных гильз в зону коренных подшипников. Технология напоминает запрессовку гильз цилиндров, но требует точного расчёта натяга.

При тюнинге часто увеличивают диаметр шеек коленвала — но тогда нужно фрезеровать новые постели с изменённой геометрией. Риск в том, что снижается прочность перемычек между соседними опорами. Особенно критично для блоков с расстоянием между осями цилиндров менее 100 мм.

Перспективные материалы и технологии

Сейчас экспериментируют с композитными материалами — алюминиевая матрица с керамическими наполнителями. Это позволяет уменьшить вес блока при сохранении жёсткости. Но пока стоимость таких решений высока для массового рынка.

Интересна технология локального легирования зоны постелей КВ — лазерная наплавка медных сплавов для улучшения теплопроводности. Но для этого нужно перестраивать всю технологическую цепочку литья.

Вероятно, ближайшее будущее — гибридные конструкции, где силовой каркас блока выполняется из высокопрочного чугуна, а наружные элементы — из алюминиевых сплавов. Это даст оптимальное сочетание жёсткости и теплопроводности.