Материјал блока цилиндара
Традиционално, блокови цилиндара камиона и аутобуса били су направљени од сивог ливеног гвожђа, обично легираног са барем мало силицијума да би се смањила ломљивост материјала. Као што је раније поменуто, већина дизел мотора средњег и великог пречника за аутопут користи кошуљице цилиндара, што значи да основни материјал блока цилиндара не подноси директно притисак и температуру цилиндра мотора. У последње време постоји тренд ка значајном повећању притиска у цилиндрима при производњи лакших мотора. Ово је довело до појаве данашњих одливака блокова цилиндара мале-велике{4}}те чврстоће. Упоређивање односа тежине-на-однос снаге данашњих мотора са моторима из 1980-их: снага произведена по фунти тежине мотора у данашњим моторима је често двоструко већа од њихових претходника - барем пре него што се узме у обзир тежина целокупног хардвера за контролу емисије на тренутним моторима. Данас већина произвођача дизел мотора (ОЕМ) користи компактно гвожђе од графита (ЦГИ) у производњи блокова цилиндара јер је лагано и може издржати много веће силе.
Блокови цилиндра од компактног графитног гвожђа (ЦГИ).
Блокови цилиндра од компактног графитног гвожђа (ЦГИ) били су кључни фактор у смањењу тежине мотора током протекле деценије. Савремени дизел мотори велике{1}}коњске снаге су често лакши од мотора претходне генерације који су производили само половину снаге. Скоро сви произвођачи оригиналне опреме (ОЕМ) користе ЦГИ блокове цилиндара за своје-моторе за тешке услове рада. Предности ЦГИ укључују:
• 70% лакши од еквивалентних блокова цилиндара од сивог ливеног гвожђа
• Граница замора 200% већа од сивог ливеног гвожђа
• 40% чвршћи од сивог ливеног гвожђа
Жичани лук са преносом плазме
У прошлости, Цатерпиллар је користио плазма Трансферед Вире Арц (ПТВА) као метод за поправку кошуљица цилиндара од ливеног гвожђа у дизел моторима, али сада се ова технологија користи да омогући лаким и средњим{0}}дизел моторима да користе блокове цилиндара од легуре алуминијума без кошуљице цилиндара. ПТВА процес обезбеђује високо-отпорну на хабање и температуру-површину на подлози од гвожђа- или легуре алуминијума. Процес комбинује компримовани ваздух и електричну енергију да би се створио млаз плазме са температуром до 35.000°Ф (19.500°Ц), у који се жица доводи кроз ротирајући пиштољ. Ово разбија жицу на капљице величине око 25 микрона, које се на молекуларном нивоу везују за зид облоге цилиндра. Како растопљена жица оксидира, она формира кристалну структуру звану вустит, а завршни слој омотача је дебео око 150 микрона. Када се ПТВА користи на блоковима цилиндара од алуминијумске легуре, циљна површина мора бити претходно{15}}третирана. ПТВА процес се често назива облогом. Без специјализоване опреме, обложени блокови цилиндара се не могу поправити.
Функције блока цилиндра
Иако постоје неке разлике међу произвођачима, блокови цилиндара дизел мотора морају обављати неке или све од следећих функција:
• Обезбедите отворе цилиндра за склопове клипа.
• Обезбедите отворе за главне лежајеве за радилицу.
• Обезбедите пролазе за расхладну течност/водене кошуље.
• Обезбедите пролазе за уље за подмазивање/уљне галерије.
• Обезбедите места за уградњу за друге компоненте мотора.
Блокови цилиндара могу садржати уздужне рупе за уградњу брегастих вратила. Слика 9-2 приказује горе поменуте рупе и пролазе. Слика 9-3 приказује локације експанзионих чепова или чепова у облику чаше-у типичном блоку мотора са шест цилиндара. Они се обично постављају са благим уметком и фиксирају се лепком средње чврстоће као што је Лоцтите Блуе.
Интегрални проврт цилиндра
Већина аутомобилских и малих{0}}дизел мотора користи интегралне блокове цилиндара или без кошуљице. Мање је вероватно да ће се користити у комерцијалним дизел моторима, посебно великим-моторима. Некада су се интегрални отвори цилиндара користили на моторима средњег проврта-; подругљиво су названи једнократним-блоковима. То је због тога што је током реконструкције било тешко избушити рупе за уградњу кошуљица цилиндара због непосредне близине отвора цилиндара један према другом. Међутим, са појавом индукционог очвршћавања блокова цилиндара на бази гвожђа- и специјализованих процеса облагања као што је претходно поменути ПТВА, ова ситуација се променила. Старији Цат 3208, Цумминс ИСБ и МБ{14}}мотори серије 900 (произведени до 2010.) су примери мотора са склоповима блока цилиндра без кошуљице цилиндара. Почетне уштеде остварене производњом таквог дизајна блока цилиндра могу се надокнадити током ремонта мотора када блок цилиндра треба да се замени, поново пробуши и опреми цилиндарским кошуљима, или да се врати у фабрику на поправку. Предности мотора без кошуљице цилиндара су следеће:
• Нижи почетни трошак
• Нема ризика од квара О-прстена цилиндара
• Нема потребе да се придржавате спецификација избочина кошуљице цилиндра током поновног састављања
Индукционо{0}}каљени отвор цилиндра без кошуљице цилиндра
Крајем 1990-их, Фреигхтлинер/Мерцедес-Бенз је представио мотор без кошуљице цилиндара, са индуктивно-каљеним отворима цилиндара. МБ-Серија 900 са четири-и шест{7}}моторима са четири цилиндра и шест{7}}имала је јединствену индукционо-очврсну карактеристику спиралне пруге у области горњег прстенастог појаса. У поређењу са другим моторима без кошуљице цилиндара, ово је значајно продужило радни век отвора цилиндара. Ако су проврти цилиндара истрошени изнад толеранције, могли би да се-пробуше и поставе облоге цилиндара. Мерцедес-Бенз је препоручио да само произвођач обави{{15}уградњу цилиндра и цилиндра на овим моторима. Овај мотор је био веома успешан и у-путевима и ван{17}}применама, али се више није користио у апликацијама на путу после моделске године 2010. Ипак, велики број таквих мотора је и даље у употреби десет година касније.
ПТВА облога без кошуљице цилиндра
ПТВА процес који је укратко описан раније се користи дуги низ година као метода за поправку блокова цилиндра од ливеног гвожђа без кошуљице цилиндара, али ова технологија је такође применљива на облагање проврта цилиндара блокова цилиндара од легуре алуминијума. Пошто произвођачи оригиналне опреме (ОЕМ) настављају да теже смањењу тежине дизел мотора, блокови цилиндара од алуминијумске легуре са ПТВА-провртима цилиндара обложеним ПТВА{1}}корисћени су у лаким-дизел моторима, и можда је само питање времена када ћемо их видети у тешким-моторима.
Влажна облога цилиндра
Дизајн блока цилиндра омогућава да водени омотач буде у директном контакту са кошуљицом цилиндра у отвору цилиндра; стога, облога цилиндра мора имати довољну дебљину зида да издржи вршни притисак сагоревања мотора. Влажне облоге цилиндара могу ефикасно пренети топлоту на расхладну течност и лако се замењују током ремонта. Њихов главни недостатак је то што морају да остану заптивени током свог радног века, а квар О-прстена може довести до контаминације расхладног средства у моторном уљу.
Слика 9–3 приказује положај и начин уградње чашастих-чепова у равном-блоку са шест цилиндара.
Класификација блока цилиндара
Блокови цилиндара који се користе у комерцијалним дизел моторима могу се класификовати по типу на следећи начин:
• Интегрисани отвори цилиндара или без облога цилиндара
• Наваривање без облога цилиндара
• Влажне облоге цилиндара
• Суве кошуљице цилиндара
• Комбиноване мокре/суве кошуљице цилиндара
Други фактори, као што су двотактни{0}}циклус и ваздушно хлађење, такође се одражавају на дизајн блока цилиндра.