Автомобилните конструктори се стремят да намалят собственото тегло на двигателя и допълнително да увеличат параметрите на този агрегат. Непрестанният стремеж към увеличаване на налягането при впръскване на гориво или при форсиране увеличава натиска върху буталото, съответно неговите термични и механични натоварвания.
Преди няколко десетилетия буталата в бавнооборотните дизелови двигатели на камиони бяха направени от чугун, а по-късно и от стомана. С увеличаване на максималните обороти на двигателя буталата започнаха да се правят от алуминиеви сплави. Предимствата на алуминиевите бутала са: по-ниско тегло и по-добра топлопроводимост. Въпреки това, всеки от тези материали - стомана и алуминий, има своите предимства и недостатъци. Затова комбинирането им в едно бутало изглеждаше перфектно решение.
Така преди около 20 години се появи т. нар. „двукомпонентно бутало“, при което ковано стоманено чело е свързано с алуминиев водач. В резултат на това челото се характеризира с висока топлоустойчивост и може да издържи високо повърхностно налягане между втулката и буталния щифт.
Още: Голяма китайска автомобилна компания ще строи завод в Румъния
Тези бутала са използвани от много производители в техните двигатели.
Или все пак стомана?
През годините дизайнерите преоткриват предимствата на стоманените бутала, благодарение на модерните производствени технологии. Специалистите препоръчват буталата от алуминиева сплав за цилиндри с диаметър до 120 мм. Стоманени бутала се използват в цилиндри с диаметър 130 мм и нагоре.
Въпреки това, тенденцията към използване на стоманени бутала постепенно се увеличава и за цилиндри с по-малък диаметър, особено при налягане над 210-220 бара. Стоманеното бутало има по-голяма механична якост и може да издържи на по-високи температури (над 400°C) и да бъде по-малко (разстоянието от оста на щифта до челото на буталото) в сравнение с алуминиево бутало.
Още: ЕС и Китай започнаха преговори за премахване на митата върху електрическите автомобили
Буталата от алуминиеви сплави издържат на температури в горивната камера до „само“ 360°C и налягане на впръскване до 170 бара. От термична гледна точка, колкото по-висока е температурата в горивната камера и следователно в челото на буталото, толкова по-висока е ефективността на процеса на горене в дизеловия цикъл. Така, като избере стоманено бутало, конструкторът може да използва по-високи температури в дъното на буталото, отколкото при алуминиево.
Друго предимство на стоманените бутала е по-ниският коефициент на топлинно разширение на стоманата в сравнение с алуминия, което позволява по-малка хлабина между буталото и върха на цилиндъра.
Не е задължително стоманеното бутало да е по-тежко от алуминиевото. Успешна е новата технология за производство на цяло стоманено бутало, при която се постига фина кристална структура на материала - това осигурява висока якост с по-тънки стени, съответно, намаляване на собственото тегло.
Нови са стоманените бутала, състоящи се от две или дори три части. Този път не се комбинират стомана и алуминий, а стомани с различни свойства – често горната част е термично обработена, а долната е лята. Отделните части се съединяват чрез заваряване с триене - тази производствена технология е много популярна и сравнително евтина.
Или може би алуминий?
Алуминиевите бутала обаче все още се използват, не на последно място поради по-ниските разходи за обработка. Произвежданите днес бутала са направени от алуминиеви и силициеви сплави. Производителите твърдят, че такова алуминиево бутало може да издържи на максимално налягане от около 200 бара и пробег на автомобила от 1 милион километра.
Издръжливостта на алуминиевите бутала определя устойчивостта на горивната камера спрямо температура и налягане. При алуминиевите бутала основна роля играе охлаждането на горната част, т. нар. „корона“. Производителите използват различни методи за охлаждане - обикновено с помощта на специални галерии, запълвани с двигателно масло, разположени най-близо до буталните пръстени.
Въобще, буталото стана доста сложна част, както и целият двигател. Но с навлизането на електрическите автомобили производителите на бутала вероятно се чудят какво ще произвеждат, когато търсенето на двигатели с вътрешно горене започне да намалява.
---
