كتلة أسطوانة المحرك هي إطار المحرك، حيث يتم تجميع جميع المكونات الأخرى حوله بطريقة مشابهة لكيفية تجميع الإطار الفرعي حول إطار الشاحنة. تحتوي كتلة الأسطوانة على أسطوانات المحرك وعلبة المرافق للمحرك. تستخدم محركات الديزل ذات الخدمة المتوسطة والثقيلة-في أمريكا الشمالية للطرق السريعة-جميعها في تكوينات الأسطوانات من النوع-الخطي أو من النوع V-، والتي تتطلب عمودًا مرفقيًا واحدًا وبالتالي تستخدم صبًا متجانسًا لكتلة الأسطوانة. في جميع هذه المحركات، يتم تصنيع كتلة الأسطوانة من سبائك الحديد الزهر المختلفة. على الرغم من أن وعاء الزيت قد يكون مصنوعًا من الألومنيوم، أو المواد المركبة، أو حتى البلاستيك، نظرًا للقوى التي تتحملها محركات الديزل، فإن السبائك التي أساسها الحديد- تكون غالبًا أكثر ملاءمة لمواد كتلة الأسطوانة من السبائك التي أساسها الألومنيوم-. حاليًا، عند استخدام كتل الأسطوانات المصنوعة من سبائك الألومنيوم، يجب معالجة بطانات الأسطوانات بعملية تكسية القوس المنقول بالبلازما. على الرغم من أن هذا الوضع قد يتغير، فعندما تستخدم محركات الديزل حاليًا كتل الأسطوانات المصنوعة من سبائك الألومنيوم، يتم استخدامها عادةً في تطبيقات التجاويف الصغيرة-غير التجارية-.
لتقليل الوزن وتعزيز القوة، تم صب معظم كتل أسطوانات المحرك بالسبائك في السنوات الأخيرة، وغالبًا ما يتم استخدام عمليات خاصة، عادةً بالاشتراك مع تقنية تكسية السطح لتجويف الأسطوانات. يوضح الشكل 9-1 كتلة الأسطوانة المجردة المستخدمة في محرك MaxxForce 13: يعتمد هذا المحرك على هيكل كتلة الأسطوانة من حديد الجرافيت المضغوط (CGI) لزيادة القوة وتقليل الوزن.
الشكل 9-1 كتلة أسطوانة Navistar MaxxForce 13 من حديد الجرافيت المضغوط (CGI).
في السنوات الأخيرة، سعيًا وراء محركات أخف وزنًا وأقوى وأكثر متانة، زادت صناعة السبائك لكتل الأسطوانات. تحتاج كتلة الأسطوانة عادةً إلى تحمل القوى التالية:
تطور عزم الدوران
ضغط الاسطوانة
الصدمة الحرارية
يحدث تطور عزم الدوران عندما يتم تثبيت القوة الالتوائية للعمود المرفقي بواسطة كتلة الأسطوانة. قد تتعرض كتلة الأسطوانة لتأثيرات التواء عزم الدوران إما من طرف الإدخال أو الإخراج في العمود المرفقي. وهذا يعني أن الموقف قد يحدث عند ارتفاع ضغط الأسطوانة أو على العكس من ذلك، قد يتم إنشاؤه بواسطة نظام النقل. يمكن أن يؤدي الضغط المفرط للأسطوانة، خاصة في المحركات الصغيرة التي لا تحتوي على بطانات للأسطوانة، إلى الفشل. تحدث الصدمة الحرارية عندما يتم تبريد كتلة الأسطوانة الساخنة فجأة، كما هو الحال عند شطفها بالماء البارد في حجرة التنظيف. من المرجح أن يكون تطور عزم الدوران عاملاً في تلف نماذج كتلة الأسطوانات خفيفة الوزن الحديثة. يتم استخدام الطرق التالية للتحكم في عزم دوران كتلة الأسطوانة:
ألواح التقوية: مثبتة بمسامير على الحافة الموجودة أسفل كتلة الأسطوانة لزيادة الصلابة.
البراغي الداعمة: البراغي التي تمر بشكل جانبي عبر كتلة الأسطوانة ويتم تثبيتها في أغطية المحمل الرئيسية.
وعاء الزيت المصبوب ذو معامل القسم العالي: مثبت بمسامير على شفة علبة المرافق الخاصة بكتلة الأسطوانة ومبيت دولاب الموازنة.