КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ

Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршней, воспринимающих силу давления газов, во вращательное движение коленчатого вала. Детали кривошипно-шатунного механизма можно разделить на две группы: подвижные и неподвижные,

К первым относятся поршень с кольцами и поршневым пальцем, шатун, коленчатый вал и маховик, ко вторым - блок цилиндров, головка блока, прокладка головки блока и поддон (картер), В обе группы входят также и крепежные детали.

БЛОК ЦИЛИНДРОВ

Блок цилиндров или блок-картер является остовом двигателя. На нем и внутри него располагаются основные механизмы и детали систем двигателя. Блок 1 цилиндров (рис.1) может быть отлит из серого чугуна (двигатели автомобилей ЗИЛ-130, МАЗ-5335, КамАЗ-5320) или из алюминиевого сплава (двигатели автомобилей ГАЗ-24 "Волга", ГАЗ-53А и др.). Горизонтальная перегородка делит блок цилиндров на верхнюю и нижнюю части, В верхній плоскости блока и в горизонтальной перегородке расточены отверстия для установки гильз цилиндров. В цилиндре, являющемся направляющей при движении поршня, совершается рабочий цикл двигателя. Гильзы могут быть мокрыми или сухими. Гильзу цилиндра называют мокрой, если она омывается жидкостью системы охлаждения, и сухой, если непосредственно не соприкасается с охлаждающей жидкостью.

Рис.1. Блок цилиндров и головка блока V-образного двигателя:

1 - блок цилиндров; 2 - прокладка головки блока; 3 - камера сгорания; 4 - головка блока; 5 - гильза цилиндра; 6 - уплотнительное кольцо; 7 - шпильки

Цилиндры могут быть отлиты из серого чугуна вместе со стенками водяной рубашки 2 (рис.2, а) в виде одного блока 1 или в виде отдельных гильз 4, 5 и 6 (рис.2, б, в и г), устанавливаемых в блок. Двигатели, имеющие цилиндры, изготовленные в виде сменных мокрых гильз, проще ремонтировать и эксплуатировать (двигатели автомобилей ГАЗ-24 "Волга", ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, МАЗ-5335, КамАЗ-5320 и др.).

Внутренняя поверхность цилиндра, внутри которой перемещается поршень, называется зеркалом цилиндра. Ее тщательно обрабатывают для уменьшения трения при движении в цилиндре поршня с кольцами я часто закаливают для повышения износостойкости и долговечности. Гильзы в блок цилиндров устанавливают так, чтобы охлаждающая жидкость не проникала в них и в поддон, а газы не прорывались из цилиндра. Необходимо предусмотреть и возможность изменения длины гильз в зависимости от температуры двигателя. В целях фиксации вертикального расположения гильз они имеют специальный бурт для упора в блок цилиндров и установочные пояса.

Рис.2. Схемы цилиндров двигателей:

а - без гильз, но с короткой вставкой (автомобилей ЗИЛ-157К, ГАЗ-52-04); б и б"с "мокрой" гильзой (дизели ЯМЗ-236 и автомобиля КамАЗ-5320); г - с "мокрой" гильзой, в которую запрессована коротка я вставка (на автомобилях ГАЗ-24 "Волга", ГАЗ-53А, ЗИЛ-130 и др.); 1 - блок цилиндров 2 - водяная рубашка; 3 - вставка; 4, 5 и 6 - гильзы цилиндров; 7 - уплотнительные кольца (резиновые или медные, устанавливаемые под бурт)

Мокрые гильзы в нижней части уплотняют резиновыми кольцами, размещаемыми в канавках блока цилиндров (двигатели автомобиля КамАЗ-5320), в канавках гильз (двигатели автомобилей МАЗ-5335, ЗИЛ-130 и др.), или медными кольцевыми прокладками, устанавливаемыми между блоком и опорной поверхностью нижнего пояса гильзы (двигатели автомобилей ГАЗ-24 "Волга", ГАЗ-53А и др.) - Верхний торец гильзы выступает над плоскостью блока цилиндров на 0,02-0,16 мм, что способствует лучшему обжатию прокладки головки блока и надежному уплотнению гильзы, блока и головки блока.

Во время работы двигателя в верхней части цилиндров сгорает рабочая смесь. Горение сопровождается выделением продуктов окисления, которые вызывают коррозию цилиндров. Для повышения износостойкости цилиндров в некоторых двигателях применяют вставки 3 из антикоррозионного чугуна. Их запрессовывают в блок цилиндров (двигатели автомобилей ЗИЛ-130К, ГАЗ-52-04) или в гильзы цилиндров (двигатели автомобилей ГАЗ-24 "Волга", ГАЗ-53А, ЗИЛ-130 и др.). Это усложняет технологию изготовления двигателя. В перспективе конструкторы предполагают использовать специальные металлы, что позволит отказаться от применения вставок в цилиндрах.

Поперечные вертикальные перегородки внутри блока цилиндров совместно с передней и задней стенками обеспечивают его необходимую прочность и жесткость. В этих перегородках, а также в передней и задней стенках блока расточены гнезда под верхние половины коренных подшипников коленчатого вала. Нижние половины коренных подшипников помещены в крышках, прикрепленных к блоку на шпильках или болтами.

В V-образных двигателях один из рядов блока цилиндров несколько смещен относительно другого, что вызвано расположением на шатунной шейке коленчатого вала двух шатунов: одного для правого, а другого - для левого блоков. Так, в V-образных двигателях автомобилей ГАЗ-53А левый блок цилиндров смещен вперед (по ходу автомобиля) на 24 мм, а автомобилей ЗИЛ-130 - на 29 мм относительно правого блока. Нумерация цилиндров указана вначале для правого блока цилиндров (по ходу автомобиля), а затем для левого; ближайший к вентилятору цилиндр имеет номер один и т.д.

ГОЛОВКА БЛОКА

Головка является крышкой, закрывающей цилиндры; V-образные двигатели имеют отдельные головки блока для каждого ряда цилиндров (двигатели автомобилей ГАЗ-53А и ЗИЛ-130); V-образный дизель автомобиля КамАЗ-5320 имеет отдельную головку на каждый цилиндр. Для карбюраторных двигателей и дизеля автомобиля КамАЗ-5320 головки блока отливают из алюминиевого сплава, а для дизеля ЯМЗ-236 - из легированного чугуна. Верхнюю плоскость блока цилиндров и нижнюю плоскость головки блока тщательно обрабатывают для получения плотного соединения. Между этими плоскостями устанавливают сталеасбестовую уплотняющую прокладку, предотвращающую прорыв газов наружу и исключающую проникновение охлаждающей жидкости в цилиндры. Перед установкой прокладки на двигатель обе ее стороны натирают графитом, предохраняющим ее от пригорания к блоку или головке. Гайки и болты крепления головки блока к блоку цилиндров затягивают равномерно в определенной последовательности.

Рис.3. Формы камер сгорания:

а - карбюраторных двигателей; б - дизелей; / - цилиндрическая; // - полусферическая; // / - клиновая; IV - смещенная (Г-образная); Vи VI-неразделенные; VIIи VIIІ - разделенные; 1 - клапан; 2 - свеча зажигания; 3 - насос-форсунка; 4 - камера сгорания; 5 - форсунка; 6 - предкамера; 7 - основная камера; 8 - вихревая камера

Головка блока цилиндров двигателей с нижним расположением клапанов проще по устройству, так как в ней размещены только камеры сгорания, водяные рубашки, отверстия для ввертывания свечей зажигания и крепления головки к блоку цилиндров. Каналы для подвода горючей смеси и выпуска отработавших газов находятся в блоке цилиндров.

Головки блока цилиндров двигателей с верхним расположением клапанов имеют более сложную конструкцию. В них размещены вставные седла, свечи зажигания или форсунки, направляющие втулки, клапаны, коромысла, оси и другие детали. Кроме того, в головках блока имеются водяные рубашки, отверстия для прохода штанг, масла и каналы, по которым к цилиндрам поступает горючая смесь или воздух и отводятся отработавшие газы.

Форма камеры сгорания оказывает значительное влияние на смесеобразование, сгорание рабочей смеси и на степень сжатия двигателя. Камеры сгорания с верхним расположением клапанов более компактны и обеспечивают лучшее наполнение цилиндров горючей смесью при том же диаметре впускного клапана, чем камеры сгорания с нижним расположением клапанов. Полусферические и клиновые камеры (соответственно схемы // и // /, рис.3) получили распространение у карбюраторных двигателей. При нижнем расположении клапанов чаще применяют Г-образные (смещенные) камеры сгорания (схема IV).

Для улучшения смесеобразования в дизелях применяют различные по форме и объему камеры сгорания. Дизели выпускают с неразделенными (схемы V и VI) и с разделенными (схемы VII и VIII) камерами сгорания. Первые двигатели иначе называют дизелями с непосредственным впрыском топлива. Неразделенная камера сгорания 4 представляет собой пространство, заключенное между днищем поршня, когда он находится в в. м. т., и нижней плоскостью головки блока (один объем). Разделенные камеры сгорания (два объема) состоят из основной камеры 7 и вспомогательной (предкамеры 6 или вихревой 8), соединенных между собой каналом.

ПОРШНЕВАЯ ГРУППА

Поршень. Давление газов во время рабочего хода воспринимает поршень и передает его через палец и шатун коленчатому валу. В цилиндре поршень, движется неравномерно; в крайних положениях (в в. м. т. и в н. м. т) его скорость равна нулю, а около середины хода она достигает максимального значения. В результате этого возникают большие силы инерции, на величину которых влияет масса поршня и угловая скорость коленчатого вала. Кроме механических нагрузок, поршень подвергается действию высоких температур в период сгорания топлива и расширения образовавшихся газов. Он нагревается также вследствие трения его боковой поверхности о стенки цилиндра.

На автомобильных двигателях чаще устанавливают поршни, изготовленные из алюминиевого сплава, так как они достаточно прочные, легкие, имеют высокую теплопроводность и хорошие антифрикционные свойства. Для повышения прочности, надежности и сохранения постоянства размеров и формы поршни из алюминиевого сплава подвергают термической обработке - старению.

Кривошипно-шатунный механизм (стр. 1 из 4)

КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ

БЛОК ЦИЛИНДРОВ

ГОЛОВКА БЛОКА

ПОРШНЕВАЯ ГРУППА