Файл: Учебное пособие издание второе, дополненное рекомендовано Министерством общего и профессионального.pdf

Последовательность чередования тактов в рабочих цик- лах двигателей с внешним смесеобразованием такая же, как и в дизеле. Отличие состоит только в степени сжатия и спо- собе воспламенения рабочей смеси.
Впуск — поршень движется от ВМТ к НМТ. Открыт впус- кной клапан. Вследствие увеличения объема внутри цилин- дра создается разряжение и происходит заполнение цилинд- ра свежим зарядом горючей смеси.
Сжатие — поршень движется от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Объем над поршнем умень- шается. Рабочая смесь сжимается, благодаря чему улучша- ются испарение и перемешивание паров топлива с воздухом,
Рабочий ход (сгорание и расширение) — происходит вос- пламенение рабочей смеси от электрического разряда в дви- гателях с внешним смесеобразованием или вследствие вы- сокой степени сжатия — в дизельных двигателях. Под давлением расширяющихся газов поршень перемещается от
ВМТ к НМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Вы- сокое давление газов, температура их достигает 9000°С.
Выпуск — поршень двигается от НМТ к ВМТ. Открыт выпускной клапан. Происходит вытеснение отработавших газов из камеры сгорания цилиндра.
Для обеспечения нормальной работы двигатель внутрен- него сгорания имеет следующие механизмы и системы:
• кривошипно-шатунный механизм;
• газораспределительный механизм;
• систему охлаждения;
• систему смазки;
• систему питания;
• систему зажигания.
Дизельные двигатели системы зажигания не имеют, так как воспламенение рабочей смеси в цилиндрах двигателя происходит за счет высокой степени сжатия.
Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давле-
16

ние газов при их расширении и преобразует прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращатель- ное движение коленчатого вала двигателя.
Газораспределительный механизм предназначен для свое- временного впуска в камеру сгорания цилиндра двигателя необходимого заряда горючей смеси и выпуска из него отра- ботавших газов.
Система охлаждения служит для отвода излишнего тепла от деталей двигателя и для поддержания оптимального тем- пературного режима работающего двигателя. Существуют жидкостная и воздушная системы охлаждения двигателя.
Система смазки предназначена для подачи смазки к тру- щимся поверхностям деталей двигателя, отвода тепла от деталей; уноса механических частиц, образующихся в резуль- тате трения, и очистки моторного масла.
Система питания служит для приготовления горючей смеси в карбюраторных и газосмесительных двигателях, подачи ее в камеры сгорания цилиндров двигателя и удале- ния продуктов сгорания. В дизельных двигателях система питания обеспечивает впрыск топлива в мелкораспыленном виде в цилиндры.
Система зажигания предназначена для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения с це- лью образования электрического разряда в камере сгорания цилиндра двигателя для воспламенения рабочей смеси.
В одноцилиндровом двигателе на один рабочий ход при- ходится три подготовительных такта, вследствие чего такой двигатель работает неравномерно. Более того, масса двига- теля, приходящаяся на единицу его мощности, будет велика.
С целью устранения этих недостатков применяют двигатели с большим числом цилиндров, шатуны которых связаны с кривошипами общего коленчатого вала. Конструктивно ко- ленчатый вал изготовлен таким образом, что рабочие такты в цилиндрах не совпадают, а подготовительные такты при- ходятся на рабочие такты других цилиндров. В этом случае
17

роль маховика снижается, что позволяет уменьшить его мас- су, и, следовательно, уменьшается общая масса двигателя, приходящаяся на единицу его мощности. Достигается рав- номерность в работе двигателя.
В многоцилиндровых двигателях цилиндры располага- ются в один ряд вертикально или наклонно, а также в два ряда под углом 90° (или V-образное расположение).

• поддона картера.
Блок цилиндров отливают заодно с картером. И он явля- ется базисной деталью двигателя, к которой крепятся криво- шипно-шатунный, газораспределительный механизмы и все навесные приборы и агрегаты двигателя (рис. 4).
Изготовляют его из серого чугуна, реже из алюминиево- го сплава силумина. В отливке блок-картера выполнены по- лости для смывания охлаждающей жидкостью стенок гильз цилиндров. Сами же гильзы могут быть вставными, изго- товленными из жаростойкой стали или же отлитыми заодно с чугунным блок-картером. Блоки из алюминиевых сплавов изготовляются только со вставными гильзами. Внутренняя поверхность гильз служит направляющей для перемещения поршня, она тщательно шлифуется и называется зеркалом.
Уплотнение гильз осуществляется с помощью колец из спе- циальной резины или меди. Вверху уплотнение гильз дос- тигается за счет прокладки головки цилиндров. Увеличение срока службы гильз цилиндров достигается в результате за- прессовки в верхнюю их часть, как работающую в наиболее тяжелых условиях (высокая температура и агрессивная газо- вая среда), коротких тонкостенных вставок из кислотоупор- ного чугуна. Этим достигается снижение износа верхней ча- сти гильзы в четыре раза.
Снизу картер двигателя закрыт поддоном, выштампо- ванным из листовой стали, уплотненным прокладкой из кар- тона или пробковой крошки. Поддон используется в каче- стве резервуара для моторного масла и служит защитой кар- тера от попадания грязи и пыли.
Головка цилиндров закрывает цилиндры сверху. На ней размещены детали газораспределительного механизма, ка- меры сгорания, выполнены отверстия под свечи или фор- сунки, запрессованы направляющие втулки и седла клапа- нов. Для охлаждения камер сгорания в головке вокруг них выполнена специальная полость.
Для создания герметичности плоскость разъема между
19

Рис. 4. Головка и блок цилиндров двигателя
20

головками и блоком цилиндров уплотнена стальными или сталеасбестовыми прокладками, а крепление осуществляет- ся шпильками с гайками.
Головки отлиты из алюминиевого сплава (AЛ-4) или чугуна. Сверху они накрыты клапанной крышкой из штам- пованной стали или алюминиевого сплава, уплотненной проб- ковой или маслобензостойкой резиновой прокладкой.
Двигатели с однорядным расположением цилиндров имеют одну головку цилиндров, двигатели с V-образным расположением имеют отдельные головки на каждый ряд цилиндров, либо на группу из нескольких цилиндров, либо отдельную головку на каждый цилиндр.
Поршень воспринимает давление расширяющихся газов при рабочем такте и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал двигателя. Представляет собой перевернутый днищем вверх цилиндрический стакан, отли- тый из высококремнистого алюминиевого сплава.
Поршень имеет днище, уплотняющую и направляющую
(юбку) части (рис. 5). Днище и уплотняющая часть состав- ляют головку поршня, в которой проточены канавки для пор- шневых колец. Днище поршня с головкой цилиндров фор- мируют камеру сгорания и работают в крайне тяжелых тем- пературных условиях из-за недостаточного охлаждения. Для некоторых моделей двигателей поршни изготовляют со встав- кой из специального жаропрочного чугуна для верхнего ком- прессионного кольца и выполняют в днище поршня торои- дальные камеры сгорания с выемками для предотвращения касания днища поршня с клапанами. Ниже головки выпол- нена юбка, направляющая движение поршня. В юбке порш- ня имеются бобышки с отверстиями под поршневой палец.
Конструкция поршня должна исключать его заклини- вание при тепловом расширении работающего двигателя.
С этой целью головку поршня выполняют меньшего диа- метра, чем юбку, которую изготовляют овальной формы с большой осью, перпендикулярной оси поршневого кольца.
21

В некоторых поршнях юбка имеет разрез, предотвращаю- щий заклинивание поршня при работе прогретого двигате- ля. На юбку поршня может наноситься коллоидно-графи- товое покрытие для предохранения от задиров зеркала ци- линдра и улучшения приработки.
Поршневые кольца устанавливаются двух типов: комп- рессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца слу- жат для уплотнения поршня в гильзе цилиндра и предот- вращения прорыва газов из камеры сгорания в картер дви- гателя. Маслосъемные кольца служат для снятия излиш- ков масла с зеркала цилиндра и не допускают его попада- ния в камеру сгорания.
Поршневые кольца изготовляются из белого чугуна, а маслосъемные могут быть выполнены из стали. Для повы- шения износостойкости верхнее компрессионное кольцо под- вергается пористому хромированию, а остальные для ус- корения приработки покрыты слоем олова или молибдена.
Кольца имеют разрез (замок) для установки на поршень.
Количество компрессионных колец, устанавливаемых на поршнях, может быть неодинаково для различных моде- лей двигателей, обычно два или три кольца. Маслосъем- ные кольца устанавливаются по одному на поршень. Они состоят из четырех элементов: из двух стальных разрезных колец, одного стального гофрированного осевого и одного радиального расширителей (рис. 5).
Поршневые кольца могут иметь различную геометри- ческую форму. Компрессионные кольца могут быть пря- моугольного сечения, иметь коническую форму и выточку на верхней внутренней кромке кольца. Маслосъемные коль- ца также имеют различную форму: коническую, скребко- вую и пластинчатую с расширителями. Кроме того, мас- лосъемные кольца имеют сквозные прорези для прохода масла через канавку внутрь поршня. Канавка поршня для маслосъемного кольца имеет один или два ряда отверстий для отвода масла.
22

Рис. 5. Детали поршневой группы двигателя
23

Поршневой палец плавающего типа обеспечивает шар- нирное соединение поршня с шатуном и удерживается от осевого смещения в бобышках поршня стопорными коль- цами. Палец имеет форму пустотелого цилиндра, изготов- лен из хромоникелевой стали. Поверхность его упрочнена цементацией и закалена токами высокой частоты.
Шатун служит для соединения поршня с коленчатым валом двигателя и для передачи при рабочем ходе давле- ния расширяющихся газов от поршня к коленчатому валу.
Во время вспомогательных тактов от коленчатого вала че- рез шатун приводится в действие поршень.
Шатун (рис. 6) состоит из верхней неразъемной голов- ки с запрессованной втулкой из оловянистой бронзы и разъемной нижней головки, в которую вставлены тонко- стенные стальные вкладыши, залитые слоем антифрикци- онного сплава. Головки шатуна соединяются стержнем дву- таврового сечения. Нижняя разъемная головка шатуна с по- мощью крышки закрепляется на шатунной шейке коленчато- го вала. Шатун и его крышки изготовлены из легирован- ной или углеродистой стали.
Крышка обрабатывается в сборе с шатуном. Номер на шатуне и метка на его крышке всегда должны быть обра- щены в одну сторону. При сборке V-образных двигателей необходимо помнить, что шатуны правого ряда цилинд- ров обращены номерами назад по ходу автомобиля, а ле- вого ряда — вперед и совпадают с надписью на поршне
«Вперед».
Нижняя головка шатуна и крышка соединяются болта- ми и шпильками со специальными стопорными шайбами.
Гайки имеют резьбу несколько отличную от резьбы шпи- лек и болтов, что обеспечивает самостопорение резьбового соединения.
Вкладыши нижней головки шатуна выполнены из сталь- ной или сталеалюминиевой ленты, покрытой антифрикци- онным слоем. В качестве покрытия используют свинцовые
24

Рис. 6. Шатун
сплавы, свинцовистую бронзу или алюминиевый сплав
АМО-1-20.
От проворачивания в нижней головке шатуна вкладыши удерживаются выступами (усиками), которые фиксируются в канавках, выфрезерованных в шатуне и его крышке.
Коленчатый вал воспринимает усилия, передаваемые шатунами от поршней, и преобразует их в крутящий мо- мент, который через маховик передается агрегатам транс- миссии автомобиля.
Коленчатый вал (рис. 7) состоит из шатунных и корен- ных шеек, соединенных щеками с противовесами, фланца для крепления маховика. На переднем кольце коленчатого вала (носок) имеются шпоночные пазы для закрепления рас- пределительной шестерни и шкива привода вентилятора, а также отверстие для установки храповика пусковой рукоят-
25