Materijal bloka cilindra
Tradicionalno, blokovi cilindra kamiona i autobusa bili su izrađeni od sivog lijevanog željeza, obično legiranog s barem malo silicija kako bi se smanjila krtost materijala. Kao što je ranije spomenuto, većina dizelskih motora srednjeg i velikog promjera za autoceste koristi košuljice cilindra, što znači da osnovni materijal bloka cilindra ne podnosi izravno tlak i temperaturu cilindra motora. U posljednje vrijeme postoji trend značajnog povećanja tlaka u cilindrima pri proizvodnji lakših motora. To je dovelo do pojave današnjih odljevaka blokova cilindra male{3}}težine,-visoke čvrstoće. Uspoređujući omjer težine-i-snage današnjih motora s onima iz 1980-ih: snaga proizvedena po funti težine motora u današnjim motorima često je dvostruko veća od njihovih prethodnika - barem prije nego što se uzme u obzir težina cjelokupnog hardvera za kontrolu emisije na trenutnim motorima. Danas većina proizvođača dizelskih motora (OEM) koristi kompaktirano grafitno željezo (CGI) u proizvodnji blokova cilindra jer je lagano i može izdržati puno veće sile.
Blokovi cilindra od kompaktnog grafitnog željeza (CGI).
Blokovi cilindra od kompaktnog grafitnog željeza (CGI) bili su ključni čimbenik u smanjenju težine motora tijekom prošlog desetljeća. Suvremeni dizelski motori velike-konjske snage često su lakši od motora prethodne generacije koji su proizvodili samo pola snage. Gotovo svi proizvođači originalne opreme (OEM) koriste CGI blokove cilindra za svoje teške-motore. Prednosti CGI uključuju:
• 70% lakši od ekvivalentnih blokova cilindra od sivog lijeva
• Granica zamora 200% viša od sivog lijeva
• 40% čvršći od sivog lijeva
Žičani luk prenesen plazmom
U prošlosti je Caterpillar koristio Plasma Transferred Wire Arc (PTWA) kao metodu za popravak košuljica cilindra od lijevanog željeza u dizelskim motorima, ali sada se ova tehnologija koristi kako bi se omogućilo lakim i srednjim-diesel motorima da koriste blokove cilindra od aluminijske legure bez košuljica cilindra. PTWA proces pruža visoko{2}}otpornu površinu-i temperaturu-na podlogama na bazi-željeza ili aluminijskih legura. Proces kombinira komprimirani zrak i električnu energiju kako bi se proizveo mlaz plazme s temperaturom do 35.000°F (19.500°C), u koji se kroz rotirajući pištolj dovodi žica. Ovo razbija žicu u kapljice veličine oko 25 mikrona, koje se na molekularnoj razini vežu za stijenku košuljice cilindra. Kako rastaljena žica oksidira, formira kristalnu strukturu zvanu wüstite, a završni sloj obloge je debeo oko 150 mikrona. Kada se PTWA koristi na blokovima cilindara od aluminijske legure, ciljna površina mora biti prethodno-tretirana. PTWA proces često se naziva oblaganje. Bez specijalizirane opreme, obloženi blokovi cilindra ne mogu se popraviti.
Funkcije bloka cilindra
Iako postoje neke razlike među proizvođačima, blokovi cilindra dizel motora moraju obavljati neke ili sve sljedeće funkcije:
• Osigurajte provrte cilindra za sklopove klipa.
• Osigurajte provrte za glavne ležajeve radilice.
• Osigurajte prolaze rashladnog sredstva/vodene jakne.
• Osigurajte prolaze za ulje za podmazivanje/uljne galerije.
• Osigurajte mjesta za ugradnju za druge komponente motora.
Blokovi cilindara mogu sadržavati uzdužne rupe za ugradnju bregastog vratila. Slika 9-2 prikazuje gore navedene rupe i prolaze. Slika 9-3 prikazuje položaj ekspanzijskih čepova ili čepova u obliku -čaše u tipičnom šestocilindričnom bloku motora. Oni se obično ugrađuju s blagim smetnjama i fiksiraju pomoću ljepila srednje čvrstoće kao što je Loctite Blue.
Integralni provrt cilindra
Većina automobilskih i malo{0}}dizelskih motora koristi integralne blokove cilindra ili blokove bez košuljica. Manje je vjerojatno da će se koristiti u komercijalnim dizelskim motorima, posebno onima velikog-provrta. Nekada su se integralni provrti cilindara koristili na-motorima srednjeg promjera; pogrdno su ih nazivali-jednokratnim blokovima. To je bilo zato što je tijekom obnove bilo teško izbušiti rupe za ugradnju košuljica cilindara zbog velike blizine provrta cilindara jedan drugome. Međutim, s pojavom indukcijskog otvrdnjavanja blokova cilindra na bazi željeza-i specijaliziranih procesa oblaganja kao što je gore spomenuti PTWA, ova se situacija promijenila. Stariji motori serije Cat 3208, Cummins ISB i MB-900 (proizvedeni do 2010.) primjeri su motora sa sklopovima bloka cilindra bez košuljica cilindra. Početne uštede troškova postignute proizvodnjom takvog dizajna bloka cilindra mogu se nadoknaditi tijekom remonta motora kada je blok cilindra potrebno zamijeniti, ponovno izbušiti i opremiti košuljicama cilindra ili poslati natrag u tvornicu na popravak. Prednosti motora bez košuljica cilindra su sljedeće:
• Niži početni trošak
• Nema opasnosti od kvara O-prstena košuljice cilindra
• Nema potrebe pridržavati se specifikacija izbočine košuljice cilindra tijekom ponovnog sastavljanja
Indukcijski{0}}kaljeni provrt cilindra bez košuljice cilindra
U kasnim 1990-ima, Freightliner/Mercedes-Benz predstavio je motor bez košuljica cilindra, s indukcijski-kaljenim provrtima cilindara. Motori serije MB-900 s četiri-cilindrima i šest-cilindara imaju jedinstvenu indukcijsko{10}}očvrsnu značajku helikoidnih pruga u području čišćenja gornjeg prstena. U usporedbi s drugim motorima bez košuljica cilindara, ovo je značajno produžilo životni vijek provrta cilindara. Ako su se provrti cilindra istrošili iznad tolerancije, mogli bi se ponovno-probušiti i opremiti košuljicama cilindra. Mercedes-Benz preporučuje da samo proizvođač izvrši ponovno probušivanje i ugradnju košuljice cilindra na ovim motorima. Ovaj je motor bio vrlo uspješan u primjenama na-cestama i-na cestama, ali se više nije koristio u primjenama na cesti nakon modela 2010. godine. Ipak, veliki broj takvih motora je i dalje u uporabi deset godina kasnije.
PTWA obloga bez košuljice cilindra
PTWA proces koji je ukratko opisan ranije korišten je mnogo godina kao metoda za popravak blokova cilindra od lijevanog željeza bez košuljica cilindra, ali ova je tehnologija također primjenjiva za oblaganje provrta cilindra blokova cilindra od aluminijske legure. Budući da proizvođači originalne opreme (OEM) nastavljaju težiti smanjenju težine dizel motora, blokovi cilindra od aluminijske legure s PTWA-obloženim provrtima cilindara korišteni su u lakim-diesel motorima i možda je samo pitanje vremena kada ćemo ih vidjeti u teškim-diesel motorima.
Mokra košuljica cilindra
Dizajn bloka cilindra omogućuje da vodeni omotač bude u izravnom kontaktu s košuljicom cilindra u provrtu cilindra; stoga, košuljica cilindra mora imati dovoljnu debljinu stjenke da izdrži vršni tlak izgaranja motora. Mokre košuljice cilindara mogu učinkovito prenijeti toplinu na rashladnu tekućinu i lako se mijenjaju tijekom remonta. Njihov glavni nedostatak je taj što moraju ostati zabrtvljeni tijekom cijelog radnog vijeka, a kvar O-prstena može dovesti do kontaminacije rashladnog sredstva u motornom ulju.
Slika 9–3 prikazuje položaj i način ugradnje čepova u obliku -čaše u ravnom-bloku sa šest cilindara.
Klasifikacija blokova cilindra
Blokovi cilindara koji se koriste u komercijalnim dizelskim motorima mogu se klasificirati prema vrsti kako slijedi:
• Integralni provrti cilindra ili bez košuljica cilindra
• Navarivanje bez košuljica cilindra
• Mokri košuljice cilindra
• Suhe košuljice cilindra
• Kombinirane mokre/suhe košuljice cilindra
Drugi čimbenici, poput dvo-taktnog ciklusa i zračnog hlađenja, također se odražavaju na dizajn bloka cilindra.