Двигатель со штампованным блоком цилиндров

  • 3 Ответов
  • 1724 Просмотров
*

alex diesel spb

  • Глобальный модератор
  • *****
  • 9195
  • 1282
    • Россия С.Петербург
https://dzen.ru/a/YR4ovEhNRBPLQBV2

Судя по комментариям к одной из статей, некоторые читатели канала не могут допустить даже мысли о том, что блоки цилиндров могут быть не только литыми, но и штампованными из листового металла. Между тем, такое технологическое решение существует и вполне себе имеет право на жизнь, и хотя создано оно было для довольно специфической области, но впоследствии "штампованный" двигатель нашёл ограниченное применение и на обычных легковых автомобилях (насколько может считаться "обычной" продукция американской фирмы Crosley, в целом известная своей оригинальностью).

Кроме всего прочего, этот мотор явно разрушает миф о том, что американцы в сороковые годы не умели массово выпускать сложные и интересные по конструкции двигатели: в этом отношении он был весьма прогрессивен для своего времени, что, впрочем, было в основном следствием его авиационных "корней".

Американская автомобильная фирма Crosley русскоязычной аудитории в целом известна плохо. Да что там - она и в Штатах известна довольно плохо. Между тем, эта фирма примечательна как минимум тем, что долго была единственной в Америке, выпускавшей малолитражки, близкие по классу к нашим "Москвичам":

Но в этой статье пойдёт речь не про сами автомобили, а про их двигатель, который не менее примечателен - начиная с того, что это был первый в США массово выпускавшийся мотор с верхним расположением распределительного вала. Но не только этим. Он ставился на машины этой фирмы с 1946 по 1949 год, но разработан был ещё в годы Второй мировой войны маленькой фирмой Taylor Engines, возглавляемой инженером Ллойдом Тейлором (собственно, помимо него на ней работало ещё два человека - чертёжник Джо Смит и занимавшийся станочной обработкой работник по имени Джесс).

Изначально Тейлором был разработан проект 24-цилиндрового авиационного Х-образного мотора X-24 Defender (28 литров, 1000 л.с. без наддува при весе всего около 500 кг), у которого картер, блоки цилиндров и выполненные зацело с ними головки были изготовлены пайкой медным припоем из листового металла. Такой выбор был сделан не только с целью облегчения, но и ввиду того, что благодаря равномерной толщине стенок штампованной камеры сгорания и очень хорошему отводу тепла такой мотор мог работать на низкооктановом бензине без детонации даже при относительно высокой степени сжатия, что позволяло увеличить удельную мощность. Но на практике всё ограничилось предназначенным для опытов рядным шестицилиндровым мотором, представлявшим собой "четвертинку" от будущего "Дефендера".

Блок цилиндров, выполненный зацело с головкой блока из штампованных деталей. Цилиндрические углубления - гнёзда толкателей клапанов. Нет стыка блока с ГБЦ - нет проблем с прокладкой.

Когда выяснилось, что и этот мотор был никому не нужен, был построен его уменьшенный и максимально удешевлённый четырёхцилиндровый вариант, который нашёл применение в качестве вспомогательной силовой установки (ВСУ) торпедных катеров и бомбардировщиков. Для этой цели был нужен очень лёгкий, экономичный, но при этом достаточно мощный, мотор, пусть и с ограниченным моторесурсом. Поэтому предложенная Тейлором технология оказалась как никогда кстати, позволив также упростить и удешевить производство.

Так как фирма Тейлора могла изготавливать только прототипы, в массовую серию мотор был запущен на мощностях небольшой автомобильной компании Crosley, которая оказалась вовсе не прочь заполучить хорошо оплачивавшийся оборонный заказ и имела опыт в изготовлении деталей штамповкой. Естественно, после войны этот же мотор, получивший название CoBra - аббревиатура слов COpper BRAzed, "паяный медью" - был использован и на выпускавшихся "Кросли" автомобилях, вместо ранее ставившегося на них шумного и маломощного нижнеклапанного двухцилиндрового "оппозитника" Waukesha с воздушным охлаждением.

Литой алюминиевой у этого мотора была выполнена только та часть картера, в которой располагалась постель коленвала, а также кожух маховика. Представлявшие же собой единую деталь блок и головка цилиндров (т.н. "моноблок") собирались пайкой твёрдым припоем из отштампованных из листовой стали заготовок. Отсутствие разъёма между головкой и блоком позволило избавиться от проблем с деформацией их привалочных плоскостей и пробиванием прокладки. Камеры сгорания были неразъёмно соединены с цилиндрами, также выполненными из листового металла.


Хватало у него, впрочем, и других странностей. Например, привод распределительного вала, установленного над клапанами в головке блока (точнее, в верхней части детали, выполнявшей роль одновременно и блока, и головки цилиндров), осуществлялся при помощи вертикального вала с косозубыми коническими шестернями на концах:

Такой привод был, конечно же, сложнее и более тяжёлым, чем цепной или клиноремённый, но зато очень надёжен, и в те годы широко применялся на авиационных моторах (включая и наш дизель В-2, который начал свою "карьеру" именно в качестве авиационного). К тому же, у фирмы (и в целом в США) не было опыта массового производства двигателей с цепным приводом ГРМ, и, с учётом выделенного на разработку мотора очень ограниченного времени, обеспечить его надёжность с ним вряд ли получилось бы. А ремни в те годы и вовсе не рассматривались в таком качестве.

Постель самого распредвала была выполнена в виде отдельных закреплённых на головке пьедесталов для подшипников скольжения его шеек. Клапаны он приводил в действие через цилиндрические толкатели в виде перевёрнутых вверх дном "стаканчиков" - схема, по большому счёту аналогичная 8-клапанным моторам переднеприводных ВАЗов. И если в конце семидесятых такое решение уже стало стандартным, то для середины сороковых годов для автомобильного двигателя это была большая новинка: в то время на верхнеклапанных моторах как правило использовались сложные клапанные механизмы с передачей усилия от кулачка вала на клапан рокерами или промежуточными рычагами. Здесь же получился очень простой и компактный механизм без "лишних" деталей.

В результате достаточно прогрессивной конструкции с 724 куб. см рабочего объёма при степени сжатия 7,5:1 удалось снять 26,5 л.с. при 5400 об./мин и 45 Нм при 1200 об./мин (всё "брутто"). То есть, удельная мощность жестяной "Кобры" составляла почти 37 л.с. с литра - неслыханные цифры для тогдашних обычных американских (и не только американских...) моторов. И при этом мотор работал на самом дешёвом низкооктановом бензине.

Благодаря своей высокой для тех лет удельной мощности и малой массе - всего 60 кг в сборе с навесным оборудованием - этот двигатель был использован, помимо автомобилей, на гоночных катерах Peek Wildcat и даже сверхлёгких самолётах Mooney M-18 Mite.

Но самую неведомую дичь с ним вытворяли хот-роддеры. Дело в том, что спортивный Crosley Hotshot был самым маленьким и лёгким автомобилем, который только можно было достать в Штатах - снаряжённая масса его составляла всего 500 кг. Он и со штатным 26,5-сильным моторчиком ездил довольно бодро, а уж после того, как на него устанавливали приводной компрессор, доводя мощность до полусотни лошадей...

Гоночный вариант с приводным компрессором. Уже поздняя версия, с чугунным блоком цилиндров.

Увы, но с надёжностью и моторесурсом у этого "штампованного" мотора изначально имелись довольно существенные проблемы. По мере производства ресурс был значительно улучшен, и у последних выпущенных экземпляров составлял более 60 000 миль (~100 000 км) при правильном уходе - вполне приемлемая цифра по тем временам. Но, во-первых, репутация мотора уже была подпорчена, а во-вторых - существовала ещё и проблема коррозии, вызванная к жизни использованием в те годы в качестве охлаждающей жидкости воды или агрессивных ранних антифризов (тем более, что использовавшаяся для пайки медь и сама по себе является мощным катализатором коррозии). К тому же, мотор был практически в буквальном смысле одноразовым - его капремонт осуществлялся заменой моноблока в сборе, и это было не так уж дёшево.

В 1949 году вместо штампованного блока стали использовать литой чугунный, с которым мотор был переименован в CIBA (Cast Iron Block Assembly - "чугунный моноблок"). Сама его конструкция при этом осталась той же самой.

В 1952 году фирма Crosley прекратила выпуск автомобилей, но мотор остался в производстве до 1955, после чего права на него были проданы другой фирме. Его стационарные и катерные версии все ещё выпускались в начале семидесятых годов.

*

Моторист2

  • Ветеран
  • *****
  • 856
  • 106
    • Керчь
(включая и наш дизель В-2, который начал свою "карьеру" именно в качестве авиационного).
Заинтересовали авиационные корни  В-2,  оказалось - конверсионная версия бензинового М-17, который  в свою очередь - лицензионная копия BMW VI. Изначально ТПА - Бош.
 Интересно, а какая ТПА во время войны устанавливалась ?


*

alex diesel spb

  • Глобальный модератор
  • *****
  • 9195
  • 1282
    • Россия С.Петербург
Ну вообще-то история В-2 есть в этом разделе.
https://forum.dieselirk.ru/index.php?topic=21431.0
Об авиационном прошлом В-2 ... Д12 свидетельствует небольшой лючок под три болтика на торце крышки клапанного механизма на одном из блоков. Собственно на обоих блоках имеются такие лючки, хотя клапанные крышки не взаимозаменяемые. Так вот на одном блоке лючка нет, поскольку там установлен датчик тахометра, а на другом блоке лючок закрывает место для синхронизатора стрельбы через винт.
Топливная аппаратура - рядный 12Х  с всережимным центробежным регулятором (были и однорежимные и двухрежимные в зависимости от назначения) изготовитель Барнаул, а вот кто праотец - не знаю, но скорее всего БОШ.

*

Моторист2

  • Ветеран
  • *****
  • 856
  • 106
    • Керчь
Ну вообще-то история В-2 есть в этом разделе.
Наверно пропустил - в отпуске был, без интернета.
 Хороший материал, подробный, прочитал с интересом, Однако авторы упустили один нюанс - М-17 не сами придумали, это лицензионная копия BMW- VI, отсюда и 4 клапана, и 2 распредвала и алюминиевый блок. Моторесурс конечно подкачал, и АЗПИ как не умел в ТПА, так до сих пор не научился - " Нередко причиной нехватки рабочих дизелей В-2 на танковых заводах была обусловлена банальным отсутствием топливных насосов высокого давления", традиции, ..ля, неужели за 80 лет нельзя научиться в свое и годное.. : (