Собрал десятки моторов, от дорожных атмосферников до наддувных трековых агрегатов. Заказчики задают вопрос о материале блока цилиндров: алюминий или чугун. Однозначного рецепта не существует, решение складывается из теплотехники, финансов и конечной задачи.
Теплопроводность в деталях
Теплопроводность алюминия достигает 200 Вт/м∙К, тогда как серый чугун довольствуется 50-55. Разница влияет на температурный градиент. Алюминиевый блок действует как массивный радиатор: отводит калории от гильз, снижает локальные термические напряжения. Работа переходит в условно адиабатический режим при позднем зажигании, что повышает КПД. Чугун держит жар внутри камеры, сохраняя рабочую температуру поршневого кольца, но поднимает риск детонации при высоком наддуве. Поскольку детонация рождается из перегретого пятна, алюминий даёт запас против «розжигового процентиля» — инженеры называют данный параметр T90.
Однако быстрый теплоотвод провоцирует температурную волну и, как следствие, «бочкообразность» гильзы. Решение — чугунная или стальная вставка, либо силикатная дичайна (LDS) с кремниевыми кристалликами, вживлёнными в алюминий лазером. Гладкая галтели ровная поверхность снижает износ, тем самым вес остаётся минимальным.
Вес и баланс
Алюминиевый блок легче примерно на пятую часть массы силового агрегата. При фронтальном расположении такая экономия массы эквивалентна выкинутому аккумулятору из переднего свеса — нос опускается меньше, возвращая машину к нейтральной поворачиваемости. Чугун напоминает гирю, отбрасывая инерционное эхо при каждом перекладке руля, на гоночном слике отдача ощущаетсятся даже глазами: стрелка темпераментно рыщет по спидометру.
Лёгкий блок сокращает вибрации второго порядка. Коленвал работает с меньшей амплитудой колебаний, шкив демпфера живёт дольше. При росте рабочих оборотов до 9000 об/мин отсутствие лишнего килограмма на плече в 200 мм экономит десятки джоулей в цикле. Чугун компенсирует массу жёсткостью: модуль Юнга 140 ГПа против 70 у AlSi. Поэтому при форсировке свыше 1,5 бар инженеры предпочитают чугун, чтобы не бороться с микротрещинами в корнях шпилек.
Ремонтопригодность
Коррозионная пара «алюминий – охлаждающая жидкость» рождает кавитационный грипп — поверхности вибрируют, образуя паровые капилляры. После трёх-четырёх зим возникают кратеры глубиной до 0,3 мм. Прибор бороскоп выдаёт лунный ландшафт. Чугун устойчивее к кавитации, зато подвержен когезионной коррозии на стыке с футорками водяной рубашки. Проточка и запрессовка втулки решают вопрос, но требуют расточной станок с индикаторной шкалой 0,01 мм.
Трещина в алюминиевом блоке закрывается аргоновой сваркой с присадкой 4047, после чего идёт наплавка и фрезерование. Время ремонта измеряется сутками. Чугунник приходится греть до 480 °C для дуплексной сварки никелевой проволокой, овал цилиндра расползается, поэтому обязательна финишная хонинговка. Денежный итог превосходит стоимость контрактного аналога.
Фиксация головки болтами М11 требует однородной жёсткости резьбовых стаканов. У алюминия с гильзами типа open deck резьба изнашивается от циклической нагрузки. Вкручиваю спиральные вставки Time-Sert и забываю о проблеме. Чугун держит посадку надёжно, однако при съёмной гильзе падает тепловое кольцо, и масло густеет от угара.
Обычный городской мотор без турбонаддува чувствует себя легче и прохладнее с алюминиевой основой. Форсированный агрегат, который уходит за 1,5 бар, крепче спит в чугунной оболочке. Остальное определяется кошельком и желанием таскать лишние килограммы под капотом. Я оцениваю каждый проект индивидуально, руководствуясь балансом тепла, массы, жёсткости и ремонтных сценариев.
