Ремонт автомобилей в Щелково

Переборка двигателя, покраска и кузовной ремонт

Мы пока не открылись, скоро состоится открытие. Первым клиентам скидки!

carsrepair@yandex.ru

Конструкции двигателей автомобилей внутреннего сгорания

Конструкция поршневого двигателя внутреннего сгорания (рис. 1.3) представляет собой литой блок цилиндров 18, в цилиндрах 16 того возвратно-поступательно перемещаются поршни 9. Процесс превращения возвратно-поступательных движений поршней во вращательное движение маховика 10 происходит с помощью пальцев поршня 1, шатунов 13 и коленчатого вала 11. Сверху блок цилиндров закрыт головкой (ГБЦ) 8, в той установлен механизм газораспределения, состоящий из распределительного вала (или двух валов) 5, деталей передачи усилия на клапаны 7, клапанных пружин и клапанов 2, открытие и закрытие которых жестко связано с вращением коленчатого вала, а соответственно, и с перемещением поршней в цилиндрах.

Рис. 1.3. Конструкция поршневого двигателя внутреннего сгорания: 1 — ' поршневой палец; 2 — клапан; 3 — прокладка ГБЦ; 4 — подшипник скольжения распределительного вала; 5 — распределительный вал; 6 — крышка ГБЦ; 7 — детали привода клапана; 8 — корпус ГБЦ; 9 — поршень; 10 — маховик; 11 — коленчатый вал (КБ); 12 — коренной подшипник KB; 13 — шатунный подшипник КБ; 14 — шатун; 15 — масляный поддон картера блока цилиндров; 16 — цилиндр; 17 — приводной ремень ГРМ; 18 — блок цилиндров

Снизу блок закрывается поддоном 15, в который заливается необходимое количество моторного масла.

рекомендуется заметить, что не во всех двигателях распределительный вал находится в корпусе ГБЦ, в некоторых, в основном устаревших, конструкциях он находится в подшипниковых гнездах блока цилиндров. Привод клапанов в этом случае осуществляется с помощью направляющих стаканчиков, штанг и коромысел, а распределительный вал приводится в действие шестерней, непосредственно связанной с шестерней коленчатого вала.

Блок двигателя отливается из чугуна или алюминиевого сплава, в нижней части того, под названием картер (многие путают и называют этим словом масляный поддон блока), располагаются гнезда под подшипники скольжения (вкладыши) коленчатого вала.

Коленчатый вал (рис. 1.4) является одной из основных частей двигателя и состоит из щек 1, коренных 2 и шатунных шеек 3. В передней части вала находится шейка 4 под шестерню привода ГРМ (иногда масляного насоса) и шкив привода вспомогательных агрегатов (генератор, помпа и т. д.). В заднем торце вала расположено гнездо под подшипник ведущего вала коробки передач (КПП) 4 и посадочная поверхность под маховик, который за счет своей массы сглаживает толчки от поршней и обеспечивает безостановочный их «проход» через мертвые точки.

Маховик представляет собой массивное металлическое колесо с зубчатым венцом для зацепления с ведущей шестерней стартера во время запуска двигателя.

Рис. 1.4. Коленчатый вал двигателя: 1 — шейка привода ГРМ и вспомогательных агрегатов; 2 — щека; 3 — шатунная шейка; 4 —

коренная шейка; 5 — противовес; 6 — пробка шламонакопителя; 7 — посадочная поверхность под ступицу маховика

ных токами высокой частоты (на глубину около 3 мм).

Столь глубокая закалка производится для того, чтобы при Последующих ремонтах была возможность восстановить поверхность изношенных или поврежденных шеек путем перешлифовки на уменьшенный размер, при этом применяются ремонтные, уменьшенные по внутреннему размеру вкладыши.

Вертикальное перемещение поршня ограничивается радиусом кривошипа коленчатого вала. В двух его крайних положениях скорость поршня равна нулю. Крайнее верхнее положение поршня называется верхней мертвой точкой (ВМТ), а крайнее нижнее его положение называется нижней мертвой точкой (НМТ).

Расстояние между двумя крайними положениями при движении поршня называют ходом поршня (обычно обозначается латинской буквой S). При этом ход поршня равен двойному радиусу R кривошипа: S = 2R.

Что касается рабочего объема двигателя, то он складывается из объемов всех цилиндров, величину объема каждого цилиндра (обозначается как Vh) характеризует пространство между двумя мертвыми точками верхней части поршня (НМТ и ВМТ).

Пространство над днищем поршня при нахождении его в ВМТ называется камерой сгорания, значение ее объема обозначается как Vc.

Сумма рабочего объема Vh и объема камеры сгорания Vc составляет полный объем цилиндра Va. Эта величина, как правило, отражается в кубических сантиметрах (см3).

Такой параметр, как степень сжатия (Е), определяют исходя из формулы:

Е = (Vc + Vh) Vc = Va/Vc.

Значение степени сжатия влияет на мощность и экономичность двигателя, а также характеризует степень его новизны. Чем больше степень сжатия, тем, как правило, новее конструкторская разработка. Не обошлось при этом и без побочных явлений: чем выше степень сжатия, тем двигатель требовательнее к октановому числу топлива.

Уяснив конструкцию двигателя внутреннего сгорания, можно смело переходить к принципу его работы,

Действие поршневого ДВС основано на использовании ря.чцицы „давлений, между днищем поршня (давление газов

от сгоревшей топливовоздушнои смеси) и его нижней частью (где практически присутствует атмосферное давление). Под действием разницы этих давлений поршень будет перемещаться вниз, совершая полезную работу. Для того чтобы двигатель работал непрерывно и мог совершать эту самую полезную работу, его цилиндры необходимо пополнять свежей топливовоздушнои смесью и вовремя удалять продукты сгорания. Эти задачи выполняет механизм газораспределения, управляющий открытием и закрытием ответственных за это клапанов.

Работа четырехтактного бензинового двигателя осуществляется за два оборота коленчатого вала и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (или рабочего хода) и выпуска:

1. Такт впуска (рис. 1.5). Впуск горючей смеси осуществляется после выпуска из цилиндров отработавших газов от предыдущего цикла. Причем нето количество этих газов так и не удаляется из цилиндра, при их смешивании со свежей порцией топливовоздушнои смеси образуется реальная рабочая смесь.

Рис. 1.5. Такт впуска четырехтактного поршневого двигателя: 1 — впускной клапан; 2 — выпускной клапан; 3 — поршень; 4 — впускной коллектор; 5 — цилиндр; 6 — коленчатый вал; 7 — выпускной коллектор

Впускной клапан 1 начинает открываться с некрупным опережением, еще до прихода поршня 3 в ВМТ. Делается это для того, чтобы получить к моменту прихода поршня к ВМТ наибольшее проходное сечение впускного окна.

По мере того, как поршень перемещается от ВМТ к НМТ (при этом впускной клапан 1 открывается, выпускной клапан 2 закрыт, а коленчатый вал 6 поворачивается на 180°), в цилиндре создается разряжение. Вследствие этого свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается поршнем через впускной коллектор 4 в цилиндр 5.

2. Такт сжатия (рис. 1.6). После того, как поршень достигает НМТ, можно считать, что цилиндр полностью заполнен горючей смесью, и при дальнейшем вращении коленчатого вала (еще на 180°) поршень перемещается от НМТ к ВМТ, сжимая ее вплоть до достижения поршня ВМТ (оба клапана I и 2 при этом закрыты-). По мере уменьшения объема над днищем поршня температура и давление рабочей смеси повышаются.

Рис. 1.6. Такт сжатия четырехтактного поршневого двигателя: 1 — впускной клапан; 2 — выпускной клапан; 3 — поршень; 4 — впускной коллектор; 5 — цилиндр; 6 — коленчатый вал; 7 — выпускной коллектор

3. Такт расширения (или рабочий ход) (рис. 1.7). В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры (подающейся несколько раньше, чем поршень достигнет ВМТ) и относительно быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастают, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения коленчатый вал, приводимый энергией сгораемой топливовоздуш-ной смеси, поворачивается еще на 180', совершая тем самым полезную механическую работу.

В конце рабочего хода поршня (при приближении его к НМТ) открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0,3–0,75 МПа, а температура до 950–1200 С.

4. Такт выпуска (рис. 1.8). Во время этого такта коленчатый вал совершает поворот на 180°, поршень перемещается от НМТ к ВМТ, выталкивая продукты сгорания в выпускной коллектор 7 (при этом выпускной клапан открыт, а впускной закрыт).

Рис. 1.7. Такт расширения четырехтактного поршневого двигателя: 1 — впускной клапан; 2 — выпускной клапан; 3 — поршень; 4 — впускной коллектор; 5 — йилиндр; 6 — коленчатый вал; 7 — выпускной коллектор

Работа четырехтактного дизельного двигателя также осуществляется за два оборота коленчатого вала, но при этом имеются существенные отличия от работы бензинового двигателя:

1. Такт впуска. При движении поршня от ВМТ к НМТ в цилиндре образуется разряжение и через воздушный фильтр в его полость (при этом впускной клапан открыт) поступает атмосферный воздух при температуре 30–60 °С и давлении немного ниже атмосферного.

2. Такт сжатия. Поршень движется от НМТ к ВМТ (впускной и выпускной клапаны при этом закрыты), сжимая вследствие этого поступивший воздух. Для надежного воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива.

При подходе поршня к ВМТ в цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом высокого давления.

3. Такт расширения (или рабочий ход). Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, начинается процесс сгорания

Рис. 1.8. Такт выпуска четырехтактного поршневого

двигателя: 1 — впускной клапан; 2 — выпускной клапан; 3 — поршень; 4 — впускной коллектор; 5 — цилиндр; 6 — коленчатый вал; 7 — выпускной коллектор

4. Такт выпуска. Поршень перемещается от НМТ в ВМТ (выпускной клапан открыт, а впускной закрыт), выталкивая в выпускной коллектор отработавнные газы, температура которых снижается к этому моменту до 700 °С.

После завершения последнего такта рабочий цикл повторяется заново, в той же самой последовательности.

В конце этой главы рассмотрим конструкцию и принцип работы роторно-поршневого двигателя Ванкеля, который не только не собирается сходить с конвейерного производства, но, как показывает последняя спортивная модель японской фирмы «Mazda» («Mazda RX-8»), значительно улучшил свои технические характеристики, а по такому немаловажному показателю, как надежность, вплотную подошел к своим поршневым собратьям.

Особенностью этого двигателя (рис. 1.9) является применение вращающегося по определенной траектории треугольного ротора 1 с выемками в качестве камеры сгорания. Ротор работает внутри статора 2, поверхность того выполнена по эпитрохоиде — сложной геометрической кривой, с таким расчетом, чтобы между краями ротора при его движении и рабочей поверхностью статора всегда был одинаковый зазор. Постоянство зазора обеспечивают две шестерни: первая 3 с внутренним зацеплением жестко закреплена на самом роторе, которая при его движении «обкатывает» вторую 4, неподвижно закрепленную на торцевой крышке 5 статора. Ротор делит «цилиндр» на три равные изолированные полости, которые при его движении циклически изменяют свой объем, тем самым позволяя осуществить впуск топливовоздушной смеси, ее сжатие, рабочий ход и выпуск отработавших газов по аналогии с поршневыми ДВС.