Блок-картер является остовом двигателя внутреннего сгорания. В основе блок-картера лежит сложная отливка коробчатой формы, чья верхняя часть формирует блок цилиндров, а нижняя – верхнюю половину картера. Основные элементы блок-картера тракторного двигателя [рис. 1] показаны на примере двигателей Д-144, СМД-14 и СМД-144.
Рис. 1. Блок-картер тракторного двигателя.
а) – Блок-картер жидкостного охлаждения с рядным расположением цилиндров;
б) – Блок-картер жидкостного охлаждения с V-образным расположением цилиндров;
в) – Блок-картер воздушного охлаждения;
1) – Отверстия для штанг;
2) – Отверстия для охлаждающей жидкости;
3) – Отверстия для шпилек крепления головки цилиндров;
4) – Подводящие каналы для охлаждающей жидкости;
5) – Подводящие каналы для масла;
6) – Крышка коренного подшипника;
7) – Прилив для коренного подшипника;
8) – Резиновое уплотнительное кольцо;
9) – Втулка распределительного вала;
10) – Гильза цилиндра;
11) – Воздушная полость;
12) – Картер;
13) – Отверстие для цилиндра;
14) – Шпилька;
15) – Цилиндр;
16) – Уплотнительная прокладка;
А) – Плоскость крепления головки цилиндра;
Б) – Плоскость крепления картера распределительных шестерён;
В) – Плоскость крепления крышки с опорой под турбокомпрессор.
С целью увеличения жёсткости в конструкции блок-картера широко применяются различные перегородки и оребрения его внутренней поверхности. Как правило, поперечные (вертикальные) перегородки разделяют блок-картер двигателя на одинаковые отсеки, количество которых равно числу цилиндров. У двигателей, число цилиндров которых не превышает четырёх (в редких случаях шести) расположение цилиндров в блок-картере выполнено в один ряд – рядное [рис. 1, а)]. Если цилиндров шесть, восемь и более, то их располагают в два ряда (с наклоном друг к другу) – V-образное расположение [рис. 1, б)]. Угол, который образуется между осями цилиндров обоих рядов, называется угол развала. Применение V-образной схемы расположения цилиндров в блок-картере обусловлено стремлением уменьшения массо-габаритных характеристик двигателя, а также увеличения жёсткости блок-картера и коленчатого вала. При V-образной схеме достигается уровень минимальных деформаций гильз цилиндров, коренных подшипников и плоскости стыков блока с головкой цилиндров.
Блок-картер с рядным расположением цилиндров применяется для следующих двигателей: А-41, Д-240, А-01М, Д-144, СМД-14.
Блок-картер с V-образным расположением цилиндров используется в двигателях: СМД-60, ЗМЗ-53, ЗИЛ-130, а также в двигателях семейства КамАЗ и ЯМЗ.
Внутри и снаружи блок-картера (38) [рис. 2] расположены детали КШМ (кривошипно-шатунный механизм) и ГРМ (газораспределительный механизм), сборочные единицы и системы двигателя, а также опоры, используемые для крепления двигателя к раме. В блок-картере (примерно в средней его части) размещена перегородка, которая отделяет верхнюю полость (предназначенную для циркуляции охлаждающей жидкости) от нижней (заполнена масляным туманом, формирующимся в процессе вращения коленчатого вала двигателя с большой частотой). Нижняя половина картера либо поддон (33) картера используется для герметичного закрытия КШМ снизу. Как правило, поддон также является резервуаром для масла. Для предотвращения чрезмерного увеличения давления либо разряжения внутри картера на него монтируется сапун. Это даёт возможность не только устранить подтекание масла, но и защитить полость картера от пыли.
Рис. 2. Разрез тракторного двигателя Д-240 жидкостного охлаждения.
1) – Шатун;
2) – Маслосъёмные кольца;
3) – Уплотняющая часть поршня с компрессионными кольцами;
4) – Камера сгорания и днище поршня;
5) – Валик коромысел;
6) – Клапан;
7) – Тарелка клапана;
8) – Сухари;
9) – Пружина клапана;
10) – Направляющая втулка клапана;
11) – Гильза цилиндра;
12) – Стойка валика коромысел;
13) – Регулировочный винт;
14) – Контргайка;
15) – Коромысло;
16) – Штанга;
17) – Головка цилиндров;
18) – Прокладка;
19) – Вентилятор;
20) – Шкив привода вентилятора;
21) – Шестерня привода распределительного вала;
22) – Шестерня привода распределительного вала;
23) – Шкив коленчатого вала;
24) – Шестерня привода распределительного вала;
25) – Шестерня привода масляного насоса;
26) – Уплотнение поддона картера;
27) – Шестерня привода масляного насоса;
28) – Маслоприёмник;
29) – Распределительный вал;
30) – Толкатель;
31) – Уплотняющее резиновое кольцо;
32) – Поршневой палец;
33) – Поддон картера;
34) – Коленчатый вал;
35) – Вкладыш для коренного подшипника;
36) – Прилив для коренного подшипника;
37) – Маховик;
38) – Блок-картер;
39) – Крышка;
40) – Колпак.
Блок-картер в основном отливается из серого мелкозернистого чугуна СЧ 21-40 (СЧ 18-36), который обладает высокими механическими и литейными качествами. С целью снижения массы блок-картеры для некоторых автомобильных двигателей отливаются из алюминиевых сплавов (ЗМЗ-53), что приводит к практически двукратному уменьшению их массы. Алюминиевый блок-картер значительно дороже в производстве, чем чугунный.
Для крепления головки на чугунный блок-картер устанавливаются короткие шпильки, а на алюминиевый блок-картер – несущие силовые шпильки (в верхнюю половину картера).
В двигателях с воздушных охлаждением (Д-21А1 и Д-144) из-за необходимости создания охлаждающих воздушных потоков нет возможности использовать блок-картерный тип отливки [рис. 3]. Цилиндры в подобном блок-картере закрепляются между головкой и картером посредством несквозных анкерных связей [рис. 1, в)]. Количество анкерных связей, которые приходятся на один цилиндр, как правило, меньше, чем в дизельных двигателях с жидкостным охлаждением. Для дизельных двигателей большой мощности, имеющих воздушное охлаждение, блок-картер отливается из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (8ДВТ-330).
Рис. 3. Поперечный разрез тракторного двигателя Д-144 воздушного охлаждения.
1) – Головка цилиндра;
2) – Форсунка;
3) – Впускной трубопровод;
4) – Выпускной трубопровод;
5) – Цилиндр;
6) – Картер маховика;
7) – Топливный фильтр;
8) – Картер двигателя;
9) – Щуп-масломер;
10) – Поддон картера;
11) – Коленчатый вал;
12) – Распределительный вал;
13) – Шатун;
14) – Поршень.