В последнее время цельноалюминиевые двигатели стали настоящей страшилкой для тех, кто собрался приобрести подержанный автомобиль. В то же время автопроизводители продолжают совершенствовать конструкции, используя легкий алюминий и его сплавы. В чем же преимущества и недостатки алюсила, и каковы особенности эксплуатации автомобилей с такими моторами?
Алюминий и чугун, попытки совместить антиподы
Многие автовладельцы на практике убедились в том, что алюминий является легким, но очень мягким металлом. И даже современные сплавы на основе алюминия, используемые в автомобилестроении, не способны противостоять трению поршневых колец. Тем не менее, автопроизводители продолжают совершенствовать цельноалюминиевые конструкции силовых агрегатов. Их упрямство связано с теми соблазнами, которые может дать этот легкий материал. Но не только уменьшение массы является главным фактором в пользу алюминиевых моторов. В отличие от двигателей с чугунным блоком они лучше прогреваются и образуют меньше напряжений с головкой, которая в большинстве случаев делается из алюминия. На поверхности лежит простое решение основной проблемы легких двигателей. Нужно всего лишь вставить цилиндры из чугуна, чтобы обеспечить надежность и долговечность блока. Однако здесь выявляются серьезные сложности.- Конструкторы отечественных моторов ЗМЗ V8 пытались выполнить "мокрую" посадку гильзы. Однако такой способ не давал необходимой жесткости, а сам процесс запрессовки был не технологичным.
- "Сухая" гильза внедрялась в блок на стадии отливки, но обходилась очень дорого.
От никасила до алюсила
Избавить алюминиевый мотор от чугунных цилиндров помогли инновационные покрытия. Когда ученым удалось нанести на алюминий тончайшую пленку сверхтвердого карбида никеля, такой недостаток, как мягкость исчез. Технология Nikasil представляла собой гальванический метод нанесения твердого соединения. Он успешно использовался при создании таких легендарных автомобилей с роторно-поршневыми двигателями, как Porsche и NSU Ro 80. Массовое применение никасила пришлось на 90-ые годы прошлого века. Однако разочарование в технологии Nikasil пришло достаточно быстро. Массовые отказы двигателей происходили вследствие разрушения сверхтвердой пленки. Основной причиной нарушения покрытия стали химические соединения, которые образовывались при использовании высокосернистых сортов топлива. Больше всего нареканий поступало от автовладельцев Канады и США. Кроме слабой стойкости никасила к воздействию агрессивной "химии" слишком затратной оказалась и технология нанесения. Только в мотоциклетных двигателях производители продолжают использовать данное покрытие. Чтобы сделать поверхность алюминиевого цилиндра твердой и прочной, ученые предложили более инновационную и недорогую технологию Alusil. Разновидностями нового метода стали разработки Silumal и Locasil. Их принцип основан на создании своеобразного алюминиевого чугуна. Он представляет собой заэвтектический состав, где кремний содержится в очень твердых зернах. Они и противостоят трению поршневых колец. Однако и моторы с алюсилом массово выходили из строя, что ставило под сомнение работоспособность новой технологии. В чем же корень неудач цельноалюминиевых конструкций?Конструктивные недоработки цельноалюминиевых моторов
Частые выходы из строя цельноалюминиевых моторов создают впечатление непригодности гальванических покрытий. Однако практика показывает, что существуют двигатели, которые не испытывают проблем даже после полумиллионного пробега. Значит не во всем виноват алюсил? В качестве примера беспроблемных алюминиевых моторов можно привести такие агрегаты от Mercedes, как M112-M113. После внушительных пробегов в 300-500 тыс. км оказалось, что цилиндры с алюсиловым покрытием отлично сохранились. Но в то же время в коллекции мерседесовских алюминиевым моторов есть и противоположные примеры.Откровенными неудачниками стали модели М272-М273 с тем же алюсилом в качестве твердого покрытия. При тщательном исследовании этих представителей одного концерна обнаружились отличия в конструкции. В результате условия работы оказались совершенно другими, хотя технические характеристики можно назвать сопоставимыми.Самым очевидным конструктивным отличием серий M112-M113 от М272-М273 является рабочая температура. Моторы М112-М113 настроены на температурный режим 87°С, а у двигателей М272-М273 этот параметр составляет 100°С. Незначительная на первый взгляд прибавка имеет далеко идущие последствия. Изменяются условия работы не только клапанов и поршневых колец. Вентилятор М112 обеспечивает резкое охлаждение мотора, как при своевременном открытии термостата, так и при его заедании. А вот у мотора М272 электровентилятор включается только после достижения отметки 107°С, хотя термостат может открыться и раньше. В результате повышается вероятность детонации, например, когда приходится ускоряться после длительного стояния в пробках. Силовой агрегат не успевает охладиться с резким повышением нагрузки. Детонация приводит к ускоренному разрушению алюсилового упрочнения. Будущее у цельноалюминиевых моторов выглядит достаточно оптимистично. Многие конструктивные недоработки, которые негативно влияют на надежность агрегата, удалось досконально изучить. Поэтому автопроизводители смогут создавать надежные двигатели с алюсиловым покрытием цилиндров. Они будут способны преодолевать сотни тысяч километров пути без капитального ремонта. Посмотрите видеоролик - Как делают блок двигателя: