Автомобильные двигатели (АД) (стр. 7 )

Работоспособность АД в большой степени зависит от точности изготовления и взаимного расположения элементов блок-картера.

Основными элементами блок-картера являются:

-  привалочные поверхности: сверху для сопряжения с головками цилиндров и впускным трубопроводом; снизу для сопряжения с масляным поддоном, а также торцовые поверхности;

-  посадочные отверстия под гильзы цилиндров;

-  отверстия для опор коленчатого и распределительного валов, которые выполняются расточкой в поперечных перегородках блока;

-  полости в блоке цилиндров для циркуляции охлаждающей жидкости, а также масляные каналы, резьбовые отверстия и др. элементы.

В V-образных двигателях, вследствие крепления на одной шатунной шейке двух шатунов, цилиндры правого и левого рядов (по ходу автомобиля) смещены.

Блок-картеры АД обычно изготовляются отливкой из серого чугуна марок СЧ 18, СЧ 21, СЧ 24, и др. (двигатели ЗИЛ, ВАЗ, КамАЗ и др.) а также могут отливаться из алюминиевых сплавов АЛ 4 и АЛ 9 (двигатели ЗМЗ-511, 4025, 4026 и др.).

Устройство коленчатых валов АД

Для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное служит коленчатый вал. Для этого на нем имеются кривошипы (колена) радиусом R с шатунными шейками, которые со стороны поршневой и шатунной групп воспринимает газовые и инерционные нагрузки, преобразуемые в крутящий момент, передаваемый далее на трансмиссию машины.

Коленчатый вал вращается на коренных шейках, которыми он крепится с помощью крышек коренных подшипников к вертикальным перегородкам блок - картера.

Коренные шейки соединяются с шатунными с помощью щек, на продолжении которых располагаются противовесы, разгружающие коренные шейки от инерционных сил и моментов, действующих на коленчатый вал.

Коренные и шатунные шейки вращаются в разборных подшипниках скольжения (вкладышах), которые смазываются под давлением. Для этого в коленчатых валах имеются масляные каналы с грязеуловительными полостями в шатунных шейках. Подшипники скольжения выполняются в виде тонкостенных биметаллических или триметаллических сменных вкладышей, которые изготовляются из стальной ленты, залитой тонким слоем антифрикционного сплава. Такие подшипники не нуждаются в периодической подтяжке и не имеют регулировочных прокладок. Вкладыши шатунных подшипников взаимозаменяемые. Широкое применение получили сталеалюминевые вкладыши. Для тяжело нагруженных подшипников применяются вкладыши с заливкой из свинцовистой бронзы.

Конструктивно коленчатый вал многоцилиндрового двигателя выполняется цельным или составным из отдельных кривошипов. Последние применяются только в случаях использования коренных подшипников качения.

Для повышения равномерности вращения коленчатого вала на его заднем фланце крепится маховик. На носке коленчатого вала крепится храповик, шкив, распределительное зубчатое колесо, детали уплотнения и крепления.

На рис. 5 показано устройство коленчатого вала и схемы расположения кривошипов.

Рис. 5. Устройство коленчатого вала и схемы расположения кривошипов:

(а) и (б) эскиз коленчатого вала четырехцилиндрового двигателя; (в) и (г) – схемы коленчатых валов V-образных двигателей соответственно шести и восьмицилиндрового; 1 – противовесы; 2 – канал для смазки шатунных подшипников; 3 – фланец крепления маховика; 4 – гребень; 5 – коренные шейки; 6 – шатунные шейки; 7 – щеки, 8 – носок

Коленчатые валы современных АД выполняются полноопорными, т. е. количество коренных шеек на одну больше, чем шатунных.

В V-образных двигателях на шатунные шейки устанавливается последовательно два шатуна, поэтому их длина больше, чем у коренных шеек.

Форма коленчатого вала (взаимное расположение кривошипов) определяется числом и расположением цилиндров, а также требованиями равномерного чередования вспышек, порядком работы цилиндров и уравновешенности двигателя.

Коленчатые валы двигателей ЗИЛ-508.10, КамАЗ-740.10 и др. изготавливаются штамповкой из среднеуглеродистых легированных сталей. Коленчатые валы двигателей ЗМЗ-511, ЗМЗ-402, семейства ВАЗ отливают из высокопрочного чугуна. Для повышения износостойкости коренные и шатунные шейки валов обрабатывают с высокой точностью, малой шероховатостью и закаливают ТВ 4 на высокую твердость.

Отчет

1  Конструктивные показатели блок-картера и коленчатого вала

Показатель	Модель двигателя
Конструкция цилиндров Тип остова двигателя Компоновка блок-картера Сопрягаемые поверхности блок-картера Элемент корпуса АД, воспринимающий осевые газовые нагрузки Материал блок-картера Коленчатый вал: -  тип подшипников; -  количество шеек шатунных / коренных и их размеры (d и l) Материал коленчатого вала Технологические параметры шеек (квалитет, шероховатость, твердость)

2  Выполнить эскизы блок-картера; вид с торца, вид сверху, продольный разрез по оси цилиндров и по оси коленчатого вала.

3  Выполнить эскиз носка и переднего колена коленчатого вала.

4  Выполнить схему расположения кривошипов коленчатого вала.

Контрольные вопросы:

1  Назначение корпуса двигателя.

2  Основные элементы корпуса двигателя.

3  Блок-картер двигателя и его основные конструктивные параметры.

4  Назначение коленчатого вала АД.

5  Характер подвески коленчатого вала на двигателе.

6  Основные конструктивные параметры коленчатых валов.

7  Материалы и способы изготовления блок-картеров и коленчатых валов.

Лабораторная работа № 5

Устройство головок цилиндров. Типы камер сгорания

Содержание работы: изучение конструктивных особенностей головок цилиндров АД и параметров различных типов камер сгорания. Составление отчета.

Общие сведения

Головка цилиндров закрывает цилиндры сверху и образует объем цилиндра, частью которого является камера сгорания при положении поршня в ВМТ.

В современных АД головки цилиндров являются в конструктивном отношении сложной деталью. Они имеют обработанные привалочные поверхности для сопряжения с блоком цилиндром, а также с впускными и выпускными газопроводами. При жидкостном охлаждении головки цилиндров имеют внутренние полости для охлаждающей жидкости. В головках цилиндров также размещаются гнезда с седлами клапанов и направляющие втулки клапанов, впускные и выпускные каналы. На головках цилиндров устанавливаются топливные форсунки, стойки осей коромысел. На головках двигателей легковых автомобилей (семейства ВАЗ) закрепляется корпус подшипников распределительного вала, винтовая или гидравлическая опоры рокеров. На головках цилиндров бензиновых АД имеются резьбовые отверстия для свечей зажигания. В настоящее время конструкция головок цилиндров легковых автомобилей еще больше усложняется ввиду применения четырехклапанной системы на цилиндр с двумя распределительными валами, а также ввиду применения систем изменения фаз газораспределения.

Двигатели с рядным расположением цилиндров имеют одну общую головку цилиндров, двигатели с V-образным расположением – две или четыре (на каждые три цилиндра, ЯМЗ-236, ЯМЗ-240).

У двигателей КамАЗ-740.10 головки цилиндров раздельные, на каждый цилиндр.

Головка цилиндров силовыми шпильками закрепляется на блоке цилиндров. Сверху головки цилиндров закрываются крышками.

Головки цилиндров отливаются из серого чугуна (ЯМЗ-236, Д-245.12 и др.) или алюминиевых сплавов (КамАЗ-740.10, бензиновые двигатели).

Типы камер сгорания

Форма камеры сгорания (КС) оказывает решающее влияние на использование теплоты при работе двигателя – быстроту и полноту сгорания топлива.

КС должна обеспечивать достаточное завихрение свежего заряда, повышение степени сжатия, быть компактной (т. е. иметь минимальное отношение поверхности стенок к объему) для сокращения потери теплоты через стенки.

В бензиновых АД КС в основном расположены в головке цилиндров и имеют следующие формы: полусферическая, цилиндрическая, полуклиновая.

В дизельных АД КС могут быть неразделенными (в днище поршня) и разделение (при наличии вихревой камеры или предкамеры в головке цилиндров и частично в поршне) (рис. 6).

Рис. 6. Формы камер сгорания:

а) – полусферическая; б) – цилиндрическая; в) – полуклиновая; г) – г-образная; д) – неразделенная; e) – разделенная; 1 – форсунка; 2 – предкамера

Форма КС дизельных двигателей в основном определяется способом смесеобразования.

Отчет

1  Конструкторские показатели головок цилиндров и камер сгорания

Показатель	Модель двигателя
Материал Сопрягаемые поверхности Наличие камер сгорания Форма камеры сгорания Детали, устанавливаемые на головку цилиндров Количество перекрываемых цилиндров Количество устанавливаемых клапанов Способ крепления головки цилиндров Способ охлаждения

2  Выполнить эскизы головки цилиндров. (Вид сверху, вид снизу. Поперечный разрез по направляющим втулкам).

3  Выполнить эскиз камеры сгорания.

Контрольные вопросы:

1  Назначение головок цилиндров.

2  Основные элементы головок цилиндров.

3  Типы камер сгорания бензиновых АД и их показатели.

4  Типы камер сгорания дизельных АД и их показатели.

5  Параметры, которым должны отвечать формы камеры сгорания.

Лабораторная работа № 6

Конструкция поршней шатунов и гильз цилиндров

Содержание работы: изучение устройства поршней, шатунов, гильз. Цилиндров и их параметров. Составление отчета.

Общие сведения

Устройство поршней

Поршни работают в тяжелых условиях. На него действуют силы от давления газов и инерционной силы. Поршень соприкасается непосредственно с горячими газами и сильно нагревается: днище до 200–400 °С, юбка до 100–150 °С.