Будова автомобільних двигунів

ЛЕКЦІЯ 4 ОКА ТЕМА: КОРПУСНІ ДЕТАЛІ ЦИЛІНДРО-ПОРШНЕВОЇ ГРУПИ. КРИВОШИПНО-ШАТУННИЙ МЕХАНІЗМ

Блок циліндрів і картер колінчастого вала
Найбільш поширені конструкції автомобільних двигунів містять чотири або більше число окремих циліндрів, які розташовуються над відокремленому від них картері колінчастого вала.

Циліндри, які повинні були бути стійкими до зносу від дії поршнів і кілець, виготовлялися з чавуну, тоді як картер колінчастого вала звичайно виготовлявся з алюмінію, щоб мати меншу вагу.

Після вдосконалення технології виготовлення стало можливим відливати і обробляти циліндри у вигляді блоків з двох, трьох або чотирьох одиниць, стало навіть можливим відливати шість і навіть вісім циліндрів в одному блоці, але все ще окремо від картера колінчастого валу.
Конструкція, коли всі циліндри двигуна розташовані в одному литому блоці, називається моноблочною, основними її перевагами в порівнянні з роздільними циліндрами є наступні: (1) зменшення кількості операцій по обробці, (2) спрощення складання і (3) (найбільш важливе) –збільшення жорсткості структури двигуна.
На рис. 1 зображено блок циліндрів і картер колінчастого вала рядного двигуна (циліндри розташовані в один ряд).

Рис. 1 – Розріз блоку циліндрів і картеру колінчастого вала

Головка блоку циліндрів
У разі двигунів з рядовим розташуванням циліндрів головка циліндрів виготовляється у вигляді одного виливка і в ній знаходяться верхні поверхні всіх камер згоряння.

Якщо двигун оснащений бічними клапанами, головка циліндрів представляє собою просто кришку, що включає в себе охолоджуючі сорочки (або пластини охолодження, якщо двигун з повітряним охолодженням) з розміщеними відповідним чином отворами, в які вкручуються свічки запалювання. У разі двигунів з верхньорозташованими клапанами, лита головка циліндрів містить і сідла клапанів, а також відповідні механізми приводу клапанів.

Нижня поверхня головки циліндрів робиться плоскою, і головка надійно кріпиться до блоку болтами або ж шпильками та гайками.
Матеріали
Як і блок циліндрів, головка переважно виготовляється з чавуну, але в деяких випадках використовується алюмінієвий сплав. Це дає перевагу меншої ваги і кращої теплопровідності, останнє забезпечує більш низьку і більш рівномірну температуру стінок камер згоряння, в результаті чого можна використовувати більший коефіцієнт стиску, ніж це можливо з головкою циліндрів з чавуну.
Якщо для виготовлення головки циліндрів використовується алюміній, то необхідно встановлювати вставки з міцнішого матеріалу – зазвичайно з чавуну або бронзи – для посадки клапанів і для вкручування свічок запалювання.
Стикування блоку циліндра з картером колінчастого вала робить необхідним наявність знімної головки циліндрів, і в даний час це є загальною практикою.
Корінні підшипники картера колінчастого валу розташовуються в перегородках, які проходять поперек картера колінчастого вала. Одна з таких перегородок утворює передню стінку картера, а інша – задню стінку, тоді як інші зміцнюють його структуру і, крім того, служать опорами для корінних підшипників. Ці підшипники звичайно розділяються вздовж свого діаметра, щоб забезпечити зняття колінчастого валу. Обробка блоку спрощується, якщо його нижній торець знаходиться на одному рівні з центрами корінних підшипників.
Мастильний піддон, що містить запас мастила, служить для забезпечення мащення двигуна і прикріплюється до нижнього торця картера колінчастого вала декількома гвинтами або болтами з гайками. Між піддоном і картером колінчастого вала встановлюється пробкова прокладка, щоб зробити з'єднання мастилонепроникним. Піддон звичайно штампується зі сталі, але в деяких випадках він може відливатися з алюмінію.
Кривошипно-шатунний механізм (КШМ)) сприймає тиск газів при такті згоряння-розширення і призначений для перетворення прямолінійного, зворотно-поступального руху поршня в обертальний рух колінчастого вала.

КШМ складається з блоку циліндрів з картером, головки циліндрів, поршневої групи, маховика, піддону картера. Блок циліндрів є основною деталлю двигуна, до якої кріпляться всі механізми та деталі. Циліндри в блоках V-подібних двигунів розташовані у два ряди під кутом 90 градусів.

Блоки циліндрів відливають із чавуну (ЗІЛ-130, КамАЗ) або алюмінієвого сплаву (ЗМЗ-53-12). У тій же відлівці виконані картер і порожнини охолоджування, що оточують циліндри двигуна. У блоках деяких двигунів встановлюють вставні гільзи, омивані охолоджуювальною
рідиною. Внутрішня поверхня гільзи служить напрямною для поршня. Гільзи, омивані охолоджувальною рідиною називаються мокрими. У нижній частині вони мають ущільнювальні кільця зі спеціальної гуми або з міді.

Блок циліндрів V-подібних двигунів ЗІЛ-130 і ЗМЗ-53-12 зверху закритий двома головками з алюмінієвого сплаву. У двигуні КамАЗ-740 кожний циліндр має свою голівку. На голівці циліндрів закріплені деталі газорозподільного механізму (ГРМ). У голівці циліндрів виконані впускні і випускні канали і встановлені вставні сідла і направляючі втулки клапанів.

Для створення герметичності між блоком і головкою циліндрів
встановлена ​​прокладка, а кріплення головки до блока циліндрів здійснено шпильками з гайками. Прокладка повинна бути жароміцною та еластичною. У двигуні ЗіЛ-130 і ЗМЗ-53-12 вона сталеасбестова, в КамАЗ-740 - зі сталі.

При складанні двигуна слід підбирати комплект мідних ущільнювальних кілець у нижній частині гільзи так, щоб гільза виступала над площиною рознімання блоку і головки циліндрів на 0.02... 0,09 мм.

Поршень сприймає тиск газів при робочому такті і передає його через поршневий палець і шатун на колінчастий вал. Поршень являє собою перевернутий циліндричний стакан, відлитий з алюмінієвого сплаву (рис.2).

1 – колінчастий вал; 2 – вкладиш шатунного підшипника; 3 – болт кріплення кришки шатуна; 4 – палець; 5 – мастилознімальне кільце; 6 – компресійне кільце; 7 – поршень; 8 – стопорне кільце; 9 – втулка головки шатуна; 10 – шатун; 11 – кришка шатуна

Рис. 2 – Деталі кривошипно-шатунного механізму

У верхній частині поршня розташована головка з канавками, в які вставлено поршневі кільця. Нижче виконана спідниця, напрямна руху поршня. У спідниці поршня є отвори - бобишки, для поршневого пальця.

Щоб поршень не заклинювався при прогрітому двигуні, головку поршня виконують меншого діаметру, ніж спідницю, а саму спідницю в поперечному перерізі виготовляють не циліндричної форми, а у вигляді еліпса. На спідниці поршня може бути розріз. Завдяки овальній формі і розрізу спідниці запобігають заклинюванню поршня під час роботи прогрітого поршня.

При установці поршня в циліндр поршневе кільце попередньо стискують, у результаті чого забезпечується його щільне прилягання до дзеркала циліндра при розстискуванні.

Кількість кілець, що встановлюються на поршнях двигунів, неоднакова. На поршнях двигунів ЗІЛ-130 – три компресійних кільця, два верхніх хромовані по поверхні, дотичної з гільзою. Робоча поверхня нижнього компресійного кільця двигуна КамАЗ-740 покрита молібденом. Мастилознімальних кілець в досліджуваних двигунах по одному.

Мастилознімальне кільце зібрано з чотирьох окремих елементів – двох тонких сталевих розрізних кілець і двох гофрованих сталевих розширювальних (осьового та радіального).
Поршневий палець шарнірно з'єднує поршень з верхньою головкою шатуна. Палець виготовлений у вигляді порожнистого циліндричного стрижня, зовнішня поверхня якого загартована нагрівом струмом високої частоти. На вказаних двигунах застосовуються так звані плаваючі пальці, тобто такі, які можуть вільно повертатися як у верхній головці шатуна, так і в бобишках поршня, що сприяє рівномірному зносу пальця.

Шатун служить для з'єднання колінчастого вала з поршнем. Через шатун тиск на поршень при робочому ході передається на колінчатий вал. При допоміжних тактах (впуск, стиск і випуск) через шатун поршень приводиться в дію від колінчастого вала. Шатун (рис. 2) складається із сталевого стрижня двотаврового перерізу, верхньої нерознімної та нижньої рознімної головок. У верхній – встановлено поршневий палець, а нижня закріплена на шатунній шийці колінчастого вала. Для зменшення тертя у верхню голівку шатуна запресована бронзова або біметалічна з бронзовим шаром втулка, а в нижню, яка складається з двох частин, встановлено тонкостінні вкладиші, що представляють собою сталеву стрічку, внутрішня поверхня якої покрита тонким шаром антифрикційного сплаву. У вказаних двигунах на одній шатунній шийці колінчастого вала закріплено по два шатуни.

Колінчастий вал сприймає зусилля, що передаються від поршнів шатунами, і перетворює їх в крутний момент, який потім через маховик передається на трансмісію. У двигунах ЗіЛ-130 і КамАЗ-740 колінчастий вал сталевий, а в ЗМЗ-53-12 – відлитий з високоміцного чавуну. Колінчастий вал (рис. 2) складається з шатунних і корінних шийок, щік і противаг. На передньому колінці вала двигунів ЗМЗ-53-12 та ЗІЛ-130 є поглиблення для шпонки розподільної шестерні і шківа приводу вентилятора, а також нарізно отвір для кріплення храповика; задня частина вала виконана у вигляді фланця, до якого болтами прикріплено маховик. Шатунові шийки колінчастого вала багатоциліндрових двигунів виконані в різних площинах, що необхідно для чергування робочих тактів в різних циліндрах. У восьмициліндрових V-подібних двигунах колінчасті вали мають по чотири шатунні шийки, розташовані під кутом в 90 градусів.
Шатунові і корінні підшипники. У працюючому двигуні навантаження на шатунні і корінні шийки колінчастого валу дуже високі.

Для зменшення тертя корінні і шатунні шийки розташовані в підшипниках ковзання, які виконані у вигляді вкладишів, аналогічних шатунним.

Маховик (1, рис. 3 ) зменшує нерівномірність роботи двигуна, виводить поршні з мертвих точок, полегшує пуск двигуна і сприяє плавному зрушуванню автомобіля з місця. Маховик виготовлений у вигляді масивного чавунного диска і прикріплений до фланця колінчастого вала болтами з гайками. При виготовленні маховик балансується разом з колінчастим валом.

Рис. 3 – Кривошипно-шатунний механізм з маховиком

Прослушать

Дата добавления: 2013-12-12