Как устроены шатуны и коленчатый вал: Шатун и коленчатый вал

Устройство шатуна

Шатун необходим для соединения поршня с коленчатым валом и передачи усилия от поршня к коленчатому валу. Шатун штампуется из стали.

Для повышения прочности шатуна его подвергают дробеструйной обработке.

Устройство шатуна:

1)      верхней головки 1;

2)      стержня 3;

3)      нижней головки 4 (с крышкой 6).

В верхней головке запрессовывается бронзовая втулка 2 . Во втулке и верхней головке шатуна есть специальные отверстия для подвода масла к изнашиваемой поверхности поршневого пальца. А стержень шатуна выполнен в двутавровом сечении.

Нижняя головка шатуна разъемная. Съемная часть нижней головки шатуна называется крышкой шатуна. Крепится крышка к шатуну с помощью двух болтов с лысками (которые служат для того чтобы болты не проворачивались).

Под подшипники скользящего типа 5 (вкладыши) в нижней головке шатуна и крышке в сборе выполняется расточка, в связи с этим крышки шатунов являются невзаимозаменяемыми. Для обеспечения правильной комплектации деталей на них выбиты порядковые номера. На теле и крышке шатуна есть специальные пазы в которые входят выступы на вкладышах. Шатунные и коренные  подшипники представляют собой тонкостенные вкладыши с рабочим слоем из свинцовой бронзы. В верхнем вкладыше есть отверстие для подвода масла и специальная канавка по которой масло распределяется. Вкладыши верхних и нижних коренных подшипников не взаимозаменяемы. Для предотвращения смещений и проворачиваний вкладышей, а также осевых смещений выполнены выступы усики. В случае необходимости ремонта блока, коленчатого вала и шатунов создан перечень ремонтных размеров вкладышей.

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Запрессовка поршневых пальцев из шатуна

2. Выпрессовка поршневых пальцев из шатуна
3. Ремонт шатуна современного двигателя грузового автомобиля

4. Звуки неисправностей двигателя (стуки двигателя)

5. Признаки и причины неисправностей двигателя автомобиля

6. Как проводится диагностика двигателя автомобиля

 

Шатуны и коленчатый вал — Энциклопедия по машиностроению XXL

Примером осуществления конструктивной преемственности в производстве автомобильных и тракторных двигателей и аммиачных компрессоров может служить унификация шатунов и коленчатых валов указанных машин.  [c.103]

Конструкция центрального ползуна и шатуна показана на фиг. 97. Дополнительные задние салазки ЗС соединяются с главными передними салазками ПС жёсткой ребристой переходной частью, расположенной над шатуном и коленчатым валом.  

[c.572]

Произвести полную сборку узла ползуна, соединив его с шатуном и коленчатым валом  [c. 869]

Выкрашивание может быть и в результате усталостных напряжений, например выкрашивание баббитового слоя на вкладышах подшипников шатунов и коленчатого вала, на беговых дорожках колец шариковых подшипников, на профилях зубьев колес и т. п.  [c.9]

Двигатель внутреннего сгорания можно рассматривать как средство преобразования шума в механическую энергию — это звучит весьма странно, но так оно и есть. А так как машин с к. п. д., равным 100%, не существует, то не удивительно, что наша шумовая машина выпускает некоторое количество звуковой энергии в окружающ,ее пространство. Вся работа в поршневом двигателе внутреннего сгорания осуществляется в камерах сгорания. Газы, расширяясь, давят на дно поршня, и работа давления через шатуны и коленчатый вал преобразуется в энергию вращения. Если для одного оборота вала измерить зависимость давления в камере сгорания обычного дизельного двигателя от времени и результаты измерений нанести на график, то получится кривая, изображенная на рис.

23, соответствующая двигателю, работающему с полной нагрузкой и постоянным числом оборотов 2000 об/мин. Важно, что эта кривая давления периодически повторяется значит, зависимость давления от времени можно разложить в ряд Фурье, то есть на сумму гармоник, подобно тому, как мы разлагали на гармоники звуки музыкальных инструментов (см. гл. 3), но только с более сложными зависимостями между ними. Результат анализа по методу Фурье давления в цилиндре и шума снаружи двигателя показан на рис. 24. Этот рисунок не дает фазовых зависимостей между составляющими, но они нас и не интересуют.   [c.110]

Увеличение диаметра шатунных шеек нецелесообразно, так как хотя при этом крутильная и изгибная жесткости коленчатого вала повышаются, но одновременно увеличиваются и веса шатуна и коленчатого. вала, а также противовесов и в некоторых случаях картера.  [c.224]

Поршень подвергается воздействию значительных механических (от действия газовых и инерционных сил) и термических нагрузок. Он должен надежно уплотнять камеру сгорания, препятствовать попаданию в нее излишнего количества масла и передавать действующие на него силы шатуну и коленчатому валу.  [c.291]

Замена штампованных шатунов и коленчатых валов литыми.  [c.522]

Индикаторная работа, совершаемая газами в цилиндрах, передается на фланец отбора мощности через поршень, шатун и коленчатый вал. Эта передача сопровождается механическими потерями вследствие трения поршней и колец о стенки цилиндров, трения в подшипниках кривошипно-шатунного механизма. Кроме того, часть индикаторной работы затрачивается на преодоление аэродинамических потерь, возникающих при вращении и колебании деталей, на приведение в действие механизма газораспределения, топливных, масляных, водяных и продувочных насосов и других вспомогательных механиз-. MOB двигателя. В четырехтактных двигателях часть индикаторной работы тратится также на удаление продуктов сгорания и заполнение цилиндра свежим зарядом.

 [c.33]

Поршень, являющийся одной из самых напряженных деталей двигателя, в особенности двухтактного, выполняет следующие функции воспринимает давление газов и передает его на поршневой палец, шатун и коленчатый вал  

[c.40]

Поршень, шатун и коленчатый вал составляют подвижную часть кривошипно-шатунного механизма.  [c.24]

ПОЛЗУНЫ, ШАТУНЫ И КОЛЕНЧАТЫЕ ВАЛЫ  [c.30]

Как устроены шатун и коленчатый вал  [c.28]

Кривошипно-шатунный механизм. Состоит из блока цилиндров, поршня с шатуном и коленчатого вала с маховиком.  [c.6]

Свободной ковкой изготовляют поковки (фиг. 39) разнообразного назначения. Так, куются судовые (прямые и коленчатые) валы весом 120 т и более, турбинные диски, роторы генераторов, валы гидротурбин (170 т), колонны гидравлических прессов (230 т), кольца диаметром до 4 м, барабаны котлов высокого давления, валки прокатных станов (55 т), вагонные оси, крюки и траверсы мостовых кранов, шатуны и коленчатые валы двигателей, фланцы, шестерни, рычаги и т.

п. .  [c.108]

Назначение. Для изготовления шатунов и коленчатых валов дизелей Л бО, М3 и М4 методом горячей обработки.  [c.319]

Кривошипный механизм двигателя состоит из цилиндра (или блока цилиндров), поршня с кольцами, поршневого пальца, шатуна и коленчатого вала с маховиком.  [c.21]

Обрыв шатунов и коленчатого вала  [c.212]

В процессе сжатия поршень перемещается от н. м. т. до в. м. т., при этом объем газов, поступивших в цилиндр во время впуска, постепенно уменьшается. Для перемещения поршня, сжимающего газы, необходима затрата некоторого количества работы, подводимой через шатун и коленчатый вал от маховика и других цилиндров двигателя. По мере перемещения поршня и сокращения объема сжимаемых газов постепенно возрастают их давление и в меньшей степени их температура.  

[c.69]

Разрушение деталей машин (например, шатунов и коленчатых валов двигателей) при повторно-переменных нагрузках, изменяющихся как по величине, так и по знаку (растяжение — сжатие), происходит при напряжениях, значительно меньших величины предела текучести, определенного при статических испытаниях (однократном нагружении). В изломе металла после разрушения  [c.19]

Надежность и долговечность вкладышей подшипников зависят от целого ряда факторов, основными из которых являются величины й характер нагрузок жесткость и стабильность размеров блока цилиндров, рамы дизеля, шатунов и коленчатого вала конструкция подшипников и их вкладышей материал корпуса и заливки вкладышей материал коленчатых валов и способ обработки шеек вала качество смазки и фильтраций ее качество монтажа и способы эксплуатации подшипников и др.  [c.140]

Смолистые отложения (осадки) — мазеобразные сгустки, состоящие из продуктов физико-химического изменения топлива и масла, смешанных с механическими примесями — продуктами изнашивания деталей и пыли. Осадки откладываются чаще всего на поверхностях, омываемых маслом в картере дизеля, маслопроводах, в каналах шатунов и коленчатых валов, на дне баков для масла, фильтрах и т. п.  

[c.35]

Поршень подвергается воздействию значительных механических и термических нагрузок от действия газовых и инерционных сил. Он надежно уплотняет камеру сгорания, препятствует попаданию в нее лишнего количества масла и передает действующие на него силы шатуну и коленчатому валу. Обеспечение надежной работы поршня при форсировании дизеля является одной из наиболее трудных задач. Повышение температуры поршня сверх допустимых пределов приводит к прогарам днища и загоранию поршневых колец. Материал поршня должен обладать малой плотностью, хорошей износоустойчивостью и прочностью при работе в условиях повышенных температур, а также невысоким коэффициентом линейного расширения. Форма днища поршня зависит от способа смесеобразования. На двигателях с непосредственным впрыском применяется камера сгорания с кольцевым углублением по периферии поршня, обеспечивающим отвод тепла от днища и предохраняющим зоны поршневых колец от перегрева.  

[c.48]

Главный исполнительный механизм (рис 4.10) состоит из ползуна с пуансонной головкой, шатуна и коленчатого вала.  [c.147]

Шатуны и коленчатый вал преобразуют это движение во вращательное.  [c.12]

Для шатунов и коленчатых валов двухтактного двигателя со смешанной смазкой применяют подшипники качения. В мотоциклах шатун часто снабжается подшипниками со сплошными роликами без сепаратора. Следует следить за тем, чтобы у такого подшипника суммарный зазор (между первым и последним роликами) был по возможности меньше. Он должен быть равен  [c.369]

Поршень, шатун и коленчатый вал составляют кривошипный механизм.  [c.27]

Аналогично строится размерная цепь и при левом крайнем положении поршня, шатуна и коленчатого вала.  [c.90]

Построение схемы размерной цепи рекомендуется начинать с вектора замыкающего звена Ад, придавая ему отрицательное направление (справа налево). Далее в размерную цепь включают размеры всех деталей, влияющих на величину замыкающего звена Ад, путем последовательного перемещения от конца вектора Ад по размеру А, к контакту 1 между шатуном и коленчатым валом и далее по размеру А2 к контакту 2, по размеру А3 к контакту 3, по размеру А( к контакту 4, по размеру А5 к контакту 5 и по размеру А к концу вектора Ад, замыкая размерную цепь. Полученная таким образом геометрическая схема основной размерной цепи А показана на рис. 1.48.  [c.90]

Решение. Механическая система состоит из двух тел шатуна и коленчатого вала. Систему считаем находящейся в равновесии в данный момент времени, т. е. при незначителыюм увеличении силы Р вал приобретает ускорение.  [c.83]

Методы расчета деталей машин на. ударную нагрузку весьма сложны. Кроме динамических нагрузок, при проектировании машин и некоторых сооружений очень часто приходится встречаться с переменными нагрузками, вызывающими переменные напряжения, периодически изменяющиеся во времени. Так, например, в поршневом двигателе нагрузки, действующие на шатун и коленчатый вал, непрерывно изменяются и повторяются с каладым оборотом (двухтактный двигатель) или с каждыми двумя оборотами (четырехтактный двигатель). Здесь мы рассмотрим простейшие примеры расчета при динамическом действии нагрузки и несколько более подробно методы расчета деталей при переменных нагрузках.  [c.338]

При заводском и деповском ремонтах компрессоров Э400 и Э500 сливают масло из картера, снимают верхнюю крышку, клапанную коробку с цилиндров, освобождают шарнирный болт крепления откидной крышки нижней головки одного из шатунов и проворачивают коленчатый вал так, чтобы головка шатуна заняла наивысшее положение. В этом положении шатун и коленчатый вал разъединяют и извлекают поршень из цилиндра. Таким же способом вынимают второй поршень с шатуном. Затем разбирают подшипники коленчатого вала, извлекают вал из компрессора и устанавливают на специальные подставки. После этого отвинчивают гайку крепления ведущей шестерни на конце вала якоря электродвигателя и с помощью специальной струбцины снимают шестерню.  [c.278]

Износу подвергаются все трущиеся поверхности в сопряжениях деталей поршневой группы иногда наблюдается также изгиб стержня шатуна и коленчатого вала. Вследствие износз увеличивается зазор между стенками цилиндра н поршня, кроме того, поверхности обеих деталей приобретают повышенную конусность и овальность, на них образуются задиры. Поршневые кольца становятся менее упругими, увеличивается зазор в  [c.217]

Движущий механизм, состоящий из поршней, шатунов и коленчатого вала, служит для преобразования работы газов в цилинд-  [c.231]

Перед пуском открывают индикаторные (декомпрессионные) клапаны и проворачивают коленчатый вал двигателя не менее чем на один оборот, чтобы проверить, нет ли в цилиндре воды. Вода мол ет попасть в цилиндр, если лопнула крышка или стала пропускать прокладка. Пуск дизеля при наличии воды в цилиндре приведет к удару (так как вода практически несжимаема), выходу из строя головки, изгибу шатуна и коленчатого вала. Дизель надатго выйдет из строя.  [c.255]

Поршень, шатун и коленчатый вал составляют кршошипно-шатунный механизм, преобразующий поступательное движение поршня во вращательное движение вала.  [c.212]

Общее устройство. Двигатель состоит из цилиндра 5 и картера 6, который снизу закрыт поддоном 9 (рис. 1.3, а). Внутри цилиндра перемещается поршень 4 с компрессионными (уплотнительными) кольцами 2, имеющий форму стакана с днищем в верхней части. Поршень через поршневой палец 3 и шатун 14 связан с коленчатым валом 8, который вращается в коренных подшипниках, расположенных в картере. Коленчатый вал состоит из коренных шеек 13, щек 10 и шатунной шейки 11. Цилиндр, поршень, шатун и коленчатый вал составляют так называемый крившипн о-ш атунный механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала (см. рис. 1.3,6).  [c.11]

Методом электрошлакового переплава получают высококачественные высоколегированные стали типа 18Х2Н4МА для изготовления шатунов и коленчатых валов дизелей (с. 319), шарикоподшипниковую сталь ШХ15СГ для изготовления крупногабаритных подшипников подвижного железнодорожного состава (с. 324). ЭШП применяется в производстве быстрорежущей стали. Уменьшение величины карбидов и карбидной ликвации приводит к повышению стойкости режущего инструмента.  [c.312]

Номенклатура деталей, подвергающихся дробеструйной обработке, с каждым днём расширяется и охватывает уже клапанные пружины, шатуны и коленчатые валы авиационных, танковых и автомобильных двигателей, ьшстерни и валы коробок передач и заднего моста, поворотные кулаки, крестовины кар- ,ана, полуоси, пружины подвесок и рессоры втомобилей, пружины и рессоры и другие ,етали подвижного состава железных дорог.  [c.577]

Энергия расширяющихся газов, при такте рабочий ход, от поршня через поршневой палец, шатун и коленчатый вал передается маховику /. Этой энергии оказывается достаточно для проведения следующего четвертого такта — выпуска, а также рассмотренных выше тактов впуска и сжатия последующего цикла, преодоления трения и внешней нагрузки. После полноценно осушествив- шегося такта рабочего хода двигатель в дальнейшем обычно работает самостоя- тельно без принудительного прокручивания коленчатого вала от постороннего источника энергии (заводной рукояткой, стартером, пусковым двигателем и т. п.).  [c.24]

---

Шатун поршня: назначение, конструкция, основные неисправности

Рассмотрим конструкционные особенности шатуна поршня, основные проблемы, которые могут возникать при его работе, и способы их профилактики.

Конструкция шатуна

Шатун передает энергию от поршня к коленчатому валу. При этом он совершает два вида движения: круговое и возвратно-поступательное. Первое происходит в месте соединения его нижней головки с коленвалом, второе – в зоне соединения верхней головки с поршнем. Вследствие такой конструкции шатун постоянно испытывает высокие нагрузки во время работы.

Шатун поршня состоит из следующих элементов.

Поршневая головка

Верхняя (поршневая) головка представляет собой цельную неразборную конструкцию, которая соединяется с поршнем при помощи пальца: плавающего или фиксированного.

В верхней головке плавающего пальца обычно расположены бронзовые или биметаллические втулки. Если их нет, палец свободно двигается в отверстии головки шатуна. Для того, чтобы данный механизм функционировал нормально, ему требуется достаточное количество смазки.

Чтобы обеспечить необходимый уровень натяга, фиксированный палец вставляется в цилиндрическое отверстие меньшего диаметра.

Так как на верхнюю головку действуют очень высокие нагрузки, она имеет трапециевидную форму. Это позволяет увеличить опорную поверхность при работе поршня.

Кривошипная головка

Нижняя (кривошипная) головка соединяет коленчатый вал и шатун. Многие шатуны обладают разъемной кривошипной головкой, что зависит от метода сборки двигателя. Крышку головки с шатуном соединяют болты, штифты или бандажное крепление.

На каждый шатун можно установить только ту крышку, которой он оснащался с завода, так как она обладает определенным весом и размером. При ремонте данную деталь заменить нельзя.

По расположению стержня головка может быть прямой или косой. Последняя характерна для V-образных двигателей и используется для уменьшения размеров силового агрегата.

В нижней части шатунной головки располагаются подшипники скольжения, схожие с коренными вкладышами коленчатого вала. Их изготавливают из стальной ленты, которая изнутри обработана антифрикционным материалом с высокими износостойкими характеристиками. Особенностью этого слоя является то, что он работает только в присутствии моторного масла, а в режиме «сухого трения» очень быстро истирается.

Покрытие может наноситься как на заводе-изготовителе, так и при дальнейшем обслуживании двигателя в условиях гаража или автосервиса. Для защиты подшипников скольжения и других деталей силового агрегата оптимально подходит антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.

Чаще всего его применяют на юбках поршней, дроссельных заслонках, вкладышах распредвала, подшипниках скольжения.

MODENGY Для деталей ДВС обладает следующими преимуществами:

• Имеет широкий диапазон рабочих температур: от -70 до +260 °C

• Повышает КПД двигателя

• Снижает трение и износ

• Защищает детали от задиров в режиме масляного голодания

• Снижает расход топлива

• Отверждается при комнатной температуре

Совместно с покрытием рекомендуется использовать Специальный очиститель‑активатор MODENGY. Он не только убирает разнородные загрязнения с поверхностей, но и образует пленку, улучшающую адгезию покрытия с основанием.

Силовой стержень

Силовой стержень многих шатунов имеет двутавровую форму и расширяется от верхней головки к нижней. В дизельных двигателях используются более прочные и массивные детали, чем в бензиновых. В спорткарах устанавливаются шатуны, изготовленные из алюминия. Благодаря такому решению снижается масса автомобиля.

Все шатуны должны иметь одинаковый вес, в противном случае усилятся вибрации при работе силового агрегата.

Из чего изготавливают шатуны?

Каждый производитель стремится уменьшить вес деталей КШМ и снизить производственные затраты. Но так как на шатуны в процессе работы двигателя воздействуют высокие нагрузки, уменьшать их массу нежелательно – это может пагубно отразиться на прочности изделий.

При массовом производстве шатуны для бензиновых двигателей изготавливают из специального чугуна методом литься. Это позволяет добиться практически идеального соотношения прочности и стоимости деталей.

В дизельных силовых агрегатах шатуны испытывают более высокие нагрузки, поэтому их производят из легированной стали методом горячей ковки или горячей штамповки. Получаемые детали прочнее, но при этом дороже литых.

В мощных автомобилях и спорткарах используются шатуны из титановых и алюминиевых сплавов. Они в два раза легче стальных и чугунных, что позволяет снизить вес двигателя и увеличить его оборотистость.

Большое значение играет конструкционный материал, из которого изготовлены болты крепления крышки шатунной головки. Их производят из высоколегированной стали, предел текучести которой в 2-3 раза больше, чем у обычной углеродистой.

Почему шатуны выходят из строя?

Основной причиной выхода шатунов из строя является износ деталей. Верхняя головка редко подвергается ремонту, а рабочий ресурс втулки нередко оказывается равен ресурсу самого двигателя.

Нарушение формы или разрушение шатуна может произойти вследствие гидроудара, попадания внутрь двигателя абразивных веществ и посторонних предметов, соударения головки блока и поршня.

Подшипники нижней головки могут выйти из строя вследствие недостаточного смазывания. Определить такую неисправность можно по замятию вкладышей, удлинению шатунных болтов, темно-синему окрасу шатунной головки и потемнению вкладышей.

К поломке шатуна приводит недостаточный уровень масла в двигателе, засорение масляного фильтра, загрязнение цилиндра абразивами и посторонними предметами.

Ремонт шатунов

Шатуны нуждаются в ремонте, если наблюдаются:

• Деформация стержня

• Износ зазора в верхней головке цилиндра

• Износ поверхности и зазора в нижней части головки

Перед началом работ шатун тщательно осматривается, при помощи нутрометра измеряется диаметр детали, зазоры в верхней и нижней части.

Если все показатели в норме, менять шатун не потребуется. При деформации стержня отверстия головок перестают быть параллельными, что приводит к перекосу цилиндра. Об этом свидетельствуют повышенная шумность двигателя при работе на холостом ходу, следы износа на коленвале, головке шатуна, поршне и стенках цилиндра. Еще одним методом проверки шатуна на деформацию является его раскачка на специальной проверочной плите.

После проведения всех необходимых измерений приступают к ремонту.

Чтобы получить нужную геометрию зазора нижнего шатуна, необходимо убрать небольшое количество металла с поверхности крышки головки. После этого крышка ставится назад и фиксируется при помощи болтов.

Расточка отверстия головки по требуемому размеру производится на расточном или универсальном станке. После операции выполняется хонингование.

Если зазор под поршневой палец увеличен, бронзовая втулка под верхнюю головку меняется, и новая деталь принимает нужный размер. Очень важно, чтобы отверстия головки и втулки совместились. В этом случае масло не будет попадать на поршневой палец.

Шатунные вкладыши и юбки поршней рекомендуется дополнительно обработать антифрикционным покрытием.

Шатун двигателя: устройство, предназначение

При работе двигателя шатун принимает на себя большую нагрузку т.к. совершает самую тяжёлую работу. Шатун передаёт мощность двигателя на колёса автомобиля, тем самым обеспечивая их необходимым крутящим моментом для движения. Делает он это благодаря возвратно-поступательному движению коленчатого вала и поршня.

Несмотря на то, что на всех двигателях шатуны выполняют одну и ту же работу — устроены они везде по разному. В первую очередь это зависит от типа двигателя: бензиновый или дизельный. Так же немаловажную роль играет компоновка двигателя: V-образная или рядная.

Для улучшения работы и снижения веса конструкторы стараются видоизменять шатуны и делать их более лёгкими, при этом сохраняя или даже увеличивая их заводскую прочность. Однако, проблема заключается в том, что, например, для дизельных двигателей шатуны всегда будут тяжелее, чем для бензиновых. Это обусловлено принципом работы самого ДВС.

Теперь давайте разберёмся из каких же составляющих состоит шатун двигателя внутреннего сгорания. В нём есть 3 основные детали: верхняя головка, стержень, нижняя головка. Верхняя головка имеет меньший диаметр и соединяется со стержнем поршневым пальцем. Соединение головки большего диаметра (кривошипной) происходит с помощью шейки коленчатого вала. Так у шатуна есть крышка, которая расположена в нижней головке и болты, закрепляющие её.

Подшипники скольжения очень тонкие и через отверстие в коленвале, которые сделаны на шатунных шейках, на них подаётся масло, под давлением создаётся масляная плёнка, в результате чего происходит скольжение между частицами масла.

Следующая важная деталь, о которой следует рассказать — это поршень. Он принимает на себя давление газов и дальше передаёт это усилие через шатун на коленчатый вал. В целом поршень — очень сложная техническая деталь, выполненная из алюминиевого сплава. Поршень должен быть очень прочным и лёгким, при этом при высоких температурах он не должен расширяться.

Диаметр поршня имеет немного меньший диаметр, чем цилиндр. Сделано это для того чтобы между стенками могло проходить масло и при этом не было трения металла об металл.

Поршневые кольца устанавливаются в специальные канавки в поршне и служат для уплотнения поршня с цилиндром. Сами кольца могут быть компрессионными и маслосъёмными. Компрессионных колец обычно два и они не дают газам прорываться, а маслосъёмное кольцо снимает масло со стенок цилиндров. Диаметр колец немного больше диаметра цилиндра, для лучшего уплотнения.

Определение поломки шатуна и пути решения проблемы

Ремонт шатунов двигателя — работа не сложная. Хотя при поломке последствия могут быть очень плачевными, поэтому важно уметь определять поломку этой детали и пути быстрого ремонта.

Первый признак поломки — стук в двигателе. Но многие могут спутать его со звукам распредвала, клапана или других элементов двигателя. Перепутать стук шатунов двигателя с другими звуками очень сложно. Он очень сильно похож на частый и громкий стук молотка.

Для того чтобы проверить в каком цилиндре поломка нужно попробовать снять провода с крышки трамблёра, но делать это нужно последовательно. Сняв один из проводов звук в двигателе уменьшится — это значит, что поломка скрыта именно в этом цилиндре.

На инжекторных двигателях сделать это немного сложнее. На модификации с фишками, нужно снять фишку с катушки зажигания, тем самым отключив нужный цилиндр.

После того как вы определили в каком цилиндре поломка — разберите двигатель и проверьте все шатуны. Если окажется что помимо сломанного шатуна в двигателе есть ещё и гнутые, то проблема может возникнуть в том, что с одной стороны поршень будет испытывать большее трение, а с другой пропускать масло, что впоследствии приведёт к образованию нагара.

Определить гнутый шатун очень просто. Для этого вам понадобится плоская поверхность и наждачная бумага. Натяните бумагу на поверхность и потрите об неё каждый шатун поршневой головкой. Если шатун ровный, то поверхность верхней головки будет равномерно блестящая. Если же шатун кривой, то поверхность будет блестеть не равномерно. В случае если шатун кривой — его так же следует заменить.

Менять шатун нужно в нескольких случаях:

• Деформирован стержень
• Появились зазоры в верхней или нижней части головки

Какие же могут быть причины обрыва шатуна в двигателе? Очень просто!

1. Поддерживайте достаточный уровень масла
2. Меняйте фильтр, не допускайте его загрязнения
3. Меняйте масло каждые 7-12 тыс км

Перед началом восстановления шатунов двигателявнимательно осмотрите все шатуны и проверьте какие из них можно отремонтировать, а какие следует заменить.

Чтобы хорошо и правильно отремонтировать шатун, желательно использовать специализированное оборудование, если у вас такого оборудования нет, то лучше доверить дело профессионалам.

Во-первых, для того чтобы привести нижний шатун в идеальное заводское состояние — вам нужно обточить крышку головки. Слой, который вы снимите, должен быть минимальным. После проведения операции установить головку в прежнее положение и затяните болты.

Во-вторых, помните, что нельзя растачивать головку больше установленного диаметра. Для того чтобы не превысить допустимое значение — расточку следует выполнять на специализированном станке.

В-третьих, после расточки шатуна может увеличиться зазор под поршневым пальцем в головке. Для решения этой проблемы нужно заменить бронзовую втулку, после чего она примет требуемый диаметр.

Коленчатый вал двигателя: строение, назначение, как сохранить

Коленчатый вал – неотъемлемая деталь всех двигателей внутреннего сгорания классической конструкции. Для чего он нужен, и что может вывести его из строя — сейчас и поговорим.

Общепринятое определение длинное и довольно сложное для понимания. Оно звучит как «коленчатый вал – вал сложной формы, предназначенный для преобразования возвратно-поступательного движения (например, поршня) во вращательное вокруг своей оси, имеет шейки, смещенные от оси вращения для крепления шатунов, от которых воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент».

Читайте также: Поршень: из чего состоит, как работает, почему прогорает

Но для того, чтобы понять принцип работы коленчатого вала, стоит вспомнить, как устроен педальный узел велосипеда. Разница лишь в том, что вместо ног велосипедиста на педали давят шатуны (тоже деталь двигателя). Задача коленчатого вала (как и педального механизма велосипеда) – превратить возвратно-поступательное движение в круговое.

Строение

Коленчатые валы современных автомобилей имеют довольно сложное строение. На первый взгляд у них есть шейки: коренные и шатунные. Обычно шейка является частью подшипника скольжения. Также на коленчатом вале довольно массивные балансиры. С неочевидного – большинство коленвалов пустотелые и имеют внутри масляную магистраль.

Коленвал – очень прочная деталь, ведь она назначена для выдерживания больших нагрузок и высоких оборотов. Ее изготовление требует очень высокой точности. Также обязательное условие – сбалансированность относительно центра массы.

Проблемы и трудности

Частая проблема с коленчатыми валами – естественный износ. Быстрее в коленвале изнашиваются шатунные шейки – они теряют округлую форму и становятся эллипсовидными. Во время капитального ремонта двигателя эти шейки шлифуют (уменьшают в диаметре) и устанавливают ремонтные вкладыши (подшипники скольжения). В большинстве легковых автомобилей уменьшение в диаметре происходит на 0,25 мм с каждым ремонтом.

Вторая проблема гораздо серьезнее – задиры. Обычно она возникает, когда есть проблемы с подачей смазки. Часть подшипника скольжения прилипает к шейке коленвала и повреждает ее. Такие неисправности не всегда можно исправить шлифовкой – иногда применяют метод наварки, но чаще приходится менять коленвал.

При гидроударе (когда в камеру сгорания попадает жидкость и поршень не может ее сжать) коленвал может деформироваться или даже треснуть. Такие неисправности коленчатого вала обычно не исправляют, а просто меняют его на новый или подержанный, но исправный.

Также иногда случаются проблемы, связанные с некорректным обслуживанием или ремонтом. В передней части обычно крепится шкив, через который приводятся ремни навесных агрегатов. Если центральный болт, который держит шкив, не закрутить с заказным (достаточно высоким) крутящим моментом – коленвал может треснуть. В таком случае коленвал также подлежит замене.

Как сохранить свой коленвал

Поскольку наиболее уязвимым элементом являются шейки – прежде всего надо заботиться о хороших условиях их работы. Для смазки на шейки под давлением подается моторное масло. Значит, надо всегда следить за уровнем масла в моторе и вовремя его менять. Заливать нужно только то масло, которое рекомендует автопроизводитель (важно чтобы масло имело соответствующий допуск указанный в сервисной книге). Не стоит также ставить сомнительные фильтра для масла, поскольку они могут ухудшить подачу смазки.

Вторая рекомендация – для продления срока службы не стоит нагружать не прогретый до рабочей температуры двигатель. Пока масло не достигло нужной температуры оно не может как следует выполнять свою функцию.

Читайте также: Двигатель внутреннего сгорания может быть экологически чистым: инженеры

Третья рекомендация – не ездить “внатяг”. Когда обороты двигателя минимальны, а педаль акселератора нажата почти полностью – самый тяжелый момент для коленвала. Лучше дать двигателю немного раскрутиться (хотя бы до средних оборотов) и уже тогда нажимать акселератор полностью.

В общем коленвал достаточно надежная деталь, с которой редко возникают проблемы. Если двигатель хорошо обслуживается – коленвал может служить очень долго.

Шатун: надежное плечо кривошипно-шатунного механизма

Шатун: надежное плечо кривошипно-шатунного механизма

В работе кривошипно-шатунного механизма поршневых двигателей одну из ключевых ролей играют детали, соединяющие поршни и коленчатый вал — шатуны. О том, что такое шатун, каких типов бывают эти детали и как они устроены, а также о правильном выборе, ремонте и замене шатунов — читайте в данной статье.

Что такое шатун и какое место он занимает в двигателе?

Шатун — компонент кривошипно-шатунного механизма поршневых ДВС всех типов; разъемная деталь, предназначенная для соединения поршня с соответствующей шейкой коленчатого вала.

Эта деталь выполняет несколько функций в двигателе:

• Механическое соединение поршня и коленвала;
• Передача от поршня на коленчатый вал моментов, возникающих во время рабочего хода;
• Преобразование возвратно-поступательных движений поршня во вращательное движение коленвала;
• Подача смазочного материала на поршневой палец, стенки поршня (для дополнительного охлаждения) и цилиндра, а также на детали ГРМ в силовых агрегатах с нижним расположением распределительного вала.

В моторах число шатунов равно числу поршней, каждый шатун верхней частью соединен с поршнем (через бронзовую втулку и палец), а нижней — с соответствующей шейкой коленвала (через подшипники скольжения). В результате образуется шарнирная конструкция, обеспечивающая свободное движение поршня в вертикальной плоскости.

Шатуны играют важную роль в работе силового агрегата, и их поломка зачастую полностью выводит мотор из строя. Но для верного выбора и замены этой детали необходимо разобраться в ее конструкции и особенностях.

Типы и конструкция шатунов

Конструкция шатуна

Сегодня существует два основных конструктивных типа шатунов:

• Стандартные — обычные шатуны, используемые во всех типах поршневых двигателей;
• Спаренные (сочлененные) — узел, состоящий из обычного шатуна и шарнирно соединенного с ним шатуна без кривошипной головки, такие узлы находят применение в V-образных моторах.

Конструкция шатунов ДВС устоялась и практически доведена до совершенства (насколько это возможно при современном развитии техники), поэтому, несмотря на огромное разнообразие двигателей, все эти детали устроены принципиально одинаково.

Шатун — разборная (составная) деталь, в которой выделяются три части:

• Стержень;
• Поршневая (верхняя) головка;
• Кривошипная (нижняя) головка со съемной (отъемной) крышкой.

Стержень, верхняя головка и половина нижней головки являются одной деталью, все эти части формируются сразу при изготовлении шатуна. Крышка нижней головки является отдельной деталью, которая тем или иным способом соединяется с шатуном. Каждая из частей шатуна имеет свои конструктивные особенности и функционал.

Стержень. Это основа шатуна, соединяющая головки и обеспечивающая передачу усилия от поршневой головки на кривошипную. От длины стержня зависит высота поршней и их ход, а также и общая высота двигателя. Стержням для достижения необходимой жесткости придаются различные профили:

• Двутавровый с расположением полок перпендикулярно или параллельно осям головок;
• Крестообразный.

Наиболее часто стержню придается двутавровый профиль с продольным расположением полок (справа и слева, если смотреть на шатун вдоль осей головок), остальные профили используются реже.

Внутри стержня высверлен канал для подачи масла от нижней головки на верхнюю, в некоторых шатунах выполняются боковые отводы от центрального канала для разбрызгивания масла на стенки цилиндра и другие детали. На двутавровых стержнях вместо высверленного канала может использоваться металлическая маслоподводящая трубка, соединенная со стержнем металлическими скобами.

Обычно на стержень наносится маркировка и метки для верного монтажа детали.

Поршневая головка. В головке выточено отверстие, в которое запрессована бронзовая втулка, играющая роль подшипника скольжения. Во втулку с небольшим зазором устанавливается поршневой палец. Для смазки поверхностей трения пальца и втулки в последней выполнено отверстие, обеспечивающее поступление масла из канала внутри стержня шатуна.

Кривошипная головка. Эта головка — разъемная, ее нижняя часть изготовлена в виде съемной крышки, монтируемой на шатун. Разъем может быть:

• Прямой — плоскость разъема находится под прямым углом к стержню;
• Косой — плоскость разъема выполнена под некоторым углом.

Шатун с прямым разъемом крышки	Шатун с косым разъемом крышки

Конструкция шатунов различных типов

Наиболее широко распространены детали с прямым разъемом, шатуны с косым разъемом чаще используются на V-образных силовых агрегатах и на дизелях, они более удобны для монтажа и снижают размеры силового агрегата. Крышка может крепиться к шатуну с помощью болтов и шпилек, реже используется штифтовое и иные соединения. Болтов может быть два или четыре (по два на каждую сторону), их гайки фиксируются специальными стопорными шайбами или шплинтами. Болты для обеспечения максимальной надежности соединения могут иметь сложный профиль и дополняться вспомогательными деталями (центрирующими втулками) поэтому крепеж шатунов различных типов не взаимозаменяем.

Крышка может изготавливаться заодно с шатуном или отдельно. В первом случае после формирования шатуна нижняя головка раскалывается на две части для изготовления крышки. Для обеспечения надежного соединения и обеспечения устойчивости соединения при возникновении поперечных моментов поверхности стыкования шатуна и крышки выполняются профилированными (зубчатыми, с прямоугольным замком и т.д.). Независимо от технологии изготовления шатуна, отверстие в нижней головке растачивается в сборе с крышкой, поэтому данные детали должны использоваться только в паре, они не взаимозаменяемы. Для предотвращения распаривания шатуна и крышки на них выполняются маркеры в виде меток различной формы или цифр.

Внутрь кривошипной головки устанавливается коренной подшипник (вкладыш), выполненный в виде двух полуколец. Для фиксации вкладышей внутри головки имеются две или четыре выточки (пазы), в которые входят соответствующие усы на вкладышах. На внешней поверхности головки может быть предусмотрен выход масляного канала для разбрызгивания масла на стенки цилиндра и другие детали.

У сочлененных шатунов над головкой выполняется выступ с расточенным отверстием, в который вставляется палец нижней головки прицепного шатуна. Сам прицепной шатун имеет аналогичное обычному шатуну устройство, однако его нижняя головка имеет малый диаметр и неразборная.

Шатуны изготавливаются штамповкой или ковкой, однако крышка нижней головки может быть литой. Для изготовления этих деталей используются различные марки углеродистых и легированных сталей, которые могут нормально работать под высокими механическими и тепловыми нагрузками.

Вопросы обслуживания, ремонта и замены шатунов

Шатуны во время работы двигателя подвергаются незначительному износу (так как основные нагрузки воспринимают вкладыши в нижней головке и втулка в верхней), а деформации и поломки в них возникают либо при серьезных неисправностях двигателя или в результате его длительной интенсивной эксплуатации. Однако при выполнении некоторых ремонтных работ приходится демонтировать и разбирать шатуны, а капитальный ремонт силового агрегата зачастую сопровождается заменой шатунов и сопряженных с ними деталей.

Разборка, демонтаж и последующий монтаж шатунов требует соблюдения некоторых правил:

• Крышки нижних головок должны устанавливаться только на «родные» шатуны, поломка крышки требует полной замены шатуна;
• При монтаже шатунов необходимо соблюдать их порядок установки — каждый шатун должен занимать свое место и иметь правильную пространственную ориентацию;
• Затяжка гаек или болтов должна выполняться с определенным усилием (с применением динамометрического ключа).

Особое внимание необходимо уделять ориентации шатуна в пространстве. На стержне обычно имеется метка, которая при монтаже на рядный мотор должна быть обращена к его передней части и совпадать с направлением стрелки на поршне. В V-образных моторах в одном ряду метка и стрелка должны смотреть в одну сторону (обычно это левый ряд), а на втором ряду — в разные. Таким расположением обеспечивается балансировка КШМ и мотора в целом.

При поломке крышки, в случае возникновения кручений, прогибов и других деформаций, а также при разрушении шатуны полностью заменяются. Новый шатун должны быть того же типа и каталожного номера, что и установленный на моторе ранее, однако эту деталь еще необходимо подбирать по весу для сохранения балансировки двигателя. В идеальном случае все шатунно-поршневые группы двигателя должны иметь одинаковый вес, однако в реальности все шатуны, поршни, пальцы и вкладыши имеют неодинаковые массы (особенно, если используются детали ремонтных размеров), поэтому детали приходится взвешивать и комплектовать по весу. Вес шатунов определяется с учетом веса каждой из его головок.

Разборку, замену и сборку шатунов и шатунно-поршневых групп необходимо выполнять в строгом соответствии с инструкцией по ремонту и ТО транспортного средства. В дальнейшем шатуны не нуждаются в специальном обслуживании. При правильном подборе и монтаже шатунов двигатель будет обеспечивать необходимые рабочие характеристики в любых условиях эксплуатации.

Другие статьи

#Бачок ГЦС

Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления

14.10.2020 | Статьи о запасных частях

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

Коленчатый вал это перегнутый много раз стержень и всунутый в блок

Первая деталь, которую я научился узнавать, учась в автошколе, был коленчатый вал.

Вот и мы сегодня поговорим о назначении и конструктивных особенностях коленчатого вала, а также о материалах из которых его делают.

Коленчатый вал. Назначение

Коленчатый вал это, одна из важных деталей двигателя. Он преобразует поступательное движение поршня во вращательное, которое через трансмиссию передается к колесам.

Несмотря на относительную сложность устройства, его принцип работы достаточно простой. В камере сгорания сжигается топливо и выделяются газы, которые толкают поршни, и придают им поступательное движение.

Поршни через шатуны отдают механическую энергию на шейку коленвала, в результате поступательное движение преобразуется во вращательное.

Как только вал поворачивается на 180˚, шатун начинает двигаться в обратном направлении, возвращая поршень в исходную позицию ‒ цикл повторяется.

Коленчатый вал это конструкция, короче много раз изогнутая железяка

Коленвал представляет собой расположенные на одной оси коренные шейки, соединенные щеками и шатунные шейки, количество которых определяется числом цилиндров. При помощи шатунов шейки коленвала соединены с поршнями.

В зависимости от того как расположены коренные шейки, коленвал бывает:

• полноопорный – если коренные шейки располагаются по обе стороны от шатунной шейки;
• неполноопорный – если коренные шейки располагаются только с одной стороны от шатунной шейки.

Большинство современных автомобильных двигателей оснащены полноопорными коленчатыми валами.

Основные элементы КВ

К основным элементам относятся:

• Коренная шейка – это главная часть узла, которая находится на коренных подшипниках (вкладышах), расположенных в картере;
• Шатунная шейка – соединяет коленчатый вал с шатунами. Смазываются шатунные механизмы через специальные масляные каналы. Шатунные шейки смещены в стороны;
• Щеки коленвала – соединяют коренные и шатунные шейки;
• Противовесы – уравновешивают вес поршней и шатунов;
• Передняя, фронтальная часть или носок – элемент механизма, оснащенный зубчатым колесом (шкивом) и шестерней, а в отдельных случаях еще и гасителем колебаний. Он контролирует мощность привода газораспределительного механизма (ГРМ) и других устройств;
• Задняя часть (хвостовик) – элемент механизма, соединенный с маховиком с помощью маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, выполняет отбор мощности.

Тыльная и фронтальная стороны коленчатого вала уплотняются защитными сальниками. Они не допускают протекания масла в местах, где маховик выходит за пределы блока цилиндров.

Свободное вращение коленчатого вала гарантируют подшипники скольжения, которые представляют собой тончайшие стальные вкладыши, со специальным антифрикционным слоем.

Чтобы не допустить осевое смещение, существует упорный подшипник, устанавливаемый на коренную шейку (крайнюю или среднюю).

Материалы для изготовления

Коленчатый вал это трудяга, который подвергается действию сильных, быстроизменяющихся нагрузок. Показатели его надёжности определяются конструктивными особенностями и материалами, из которого он сделан.

У этого элемента двигателя, обычно, цельная структура. Так что материалы для его изготовления должны использоваться максимально прочные, потому что от этого зависит стабильная работа системы. Лучшие материалы ‒ углеродистая и легированная сталь и высокопрочный чугун.

Коленчатые валы изготавливают методом литья, ковки из стали, а затем их вытачивают. Заготовки производят горячей штамповкой или литьем.

Важный момент ‒ расположение волокон материалов в заготовке. Чтобы они не перерезались в процессе обработки, применяют гибочные ручьи. Когда заготовка изготовлена, её еще раз обрабатывают высокой температурой и освобождают от окалины.

Материал и технология производства зависит от класса и типа автомобиля.

1. Для серийных моделей коленвалы производятся методом литья из чугуна. Это уменьшает себестоимость.
2. Для дорогих спортивных моделей берут кованные стальные коленвалы. Такой вариант обладает рядом преимуществ по размерам, весу и показателям прочности, и все чаще используются в автомобилестроении.
3. Для супер дорогих двигателей изделие вытачивается из цельных стальных болванок. При этом приличная часть материала остается в отходах.

Конструктивные особенности

Теперь вы знаете, что кроме серийных, есть и спортивные коленвалы.

Они дают возможность ускорить ход поршня в крайней точке сжатия, благодаря специальной форме шатунных шеек. У стандартного вала они круглые, а у спортивного ‒ немного вытянутые, за счет этого характеристики двигателя изменяются.

Многие автомобилисты считают, что по маркировке коленчатого вала можно узнать о его характеристиках. Это заблуждение – маркировка лишь номер в каталоге производителя, который используют для подбора запчасти. К свойствам изделия она не имеет отношения.

Поздравляю вас, господа. Теперь вы в курсе, что коленчатый вал это не только тяжелая железяка, но и незаменимая деталь, от которой зависит комфортная езда, ресурс двигателя и его узлов.

А ещё она обеспечивает многие устройств автомобиля крутящим моментом: трансмиссию, генератор, карданы, и так далее до колес.

Конечно рассказывать об этом своей любимой девушке не обязательно, а вот друзьям автомобилистам через социальные сети сообщите. Пусть тоже читают наш блог – будет много интересного.

И до скорой встречи.

Шатуны — обзор

10.6.3 Характеристики трения подшипников поршневого узла

Шатунные малые и большие подшипники составляют подшипники в поршневом узле. Они работают в суровых условиях при высоких динамических нагрузках и относительно низких скоростях шейки (например, Zhang et al. , 2004). Их моменты трения важны для точности расчета динамики поршневого узла. Сила трения поршневого пальца напрямую влияет на наклон юбки поршня.Их моменты трения необходимо включить в баланс моментов уравнений динамики поршневого узла. Их моменты трения в подшипниках могут быть рассчитаны либо с помощью упрощенного подхода с использованием эквивалентного граничного коэффициента трения, умноженного на действующую нагрузку и радиус подшипника, либо с помощью более сложного подхода, включающего уравнения трения гидродинамической смазки, представленные в предыдущем разделе.

Сухара и др. (1997) измерил трение в подшипнике выступа поршневого пальца полуфланцевого запрессованного поршневого пальца автомобильного бензинового двигателя.Они обнаружили, что сила трения подшипника поршневого пальца увеличивается с давлением в цилиндре во второй половине такта сжатия, такте расширения и первой половине такта выпуска. Они отметили резкий скачок силы трения при полной нагрузке сразу после ВМТ срабатывания, когда давление в цилиндре было самым высоким. Еще один гораздо меньший выброс произошел при угле поворота коленвала 90 ° после ВМТ срабатывания, когда шатун изменил направление. Пики силы трения указывали на характеристики граничной смазки поршневого пальца в этих областях.Сухара и др. (1997) обнаружил, что трение поршневого пальца находилось в диапазоне от 6,5% (при половинной нагрузке) до 16% (при полной нагрузке) среднего эффективного давления трения (FMEP) юбки поршня и колец, и им нельзя было пренебречь. Их результаты очень похожи на результаты аналитического моделирования, когда при моделировании предполагается граничное трение для поршневого пальца (Xin, 1999). Поршневой палец и узкий конец шатуна лишь слегка качаются вперед и назад. Силу трения поршневого пальца можно рассчитать, умножив нагрузку на палец на эквивалентный коэффициент трения.

Очень интересная диаграмма Стрибека была опубликована Suhara et al. (1997 г.) для подшипника поршневого пальца. Они заметили, что коэффициент трения уменьшается по мере уменьшения рабочего параметра во второй половине такта сжатия, что указывает на операцию гидродинамической смазки. Коэффициент трения резко увеличивается по мере дальнейшего уменьшения рабочего параметра в течение первой половины хода расширения, указывая на то, что подшипник поршневого пальца работает в режиме смешанной смазки.Сухара и др. (1997) полагал, что повышающийся высокий коэффициент трения с рабочим параметром во второй половине такта расширения был вызван очень тонкой масляной пленкой, которая не утолщалась при увеличении рабочего параметра. Это свидетельствовало о недостаточных поставках смазочного масла в этом регионе. Они отметили, что необходимо сделать упор на усовершенствование конструкции для уменьшения трения как для режима граничной смазки в первой половине такта расширения, так и для режима масляного голодания во второй половине такта расширения.

Небольшое уменьшение шероховатости поверхности может значительно снизить трение поршневого пальца, как указано Suhara et al. (1997) в своем обширном экспериментальном исследовании различных эффектов конструкции на трение поршневого пальца. Улучшение материала подшипника втулки пальца также имеет большое влияние на снижение трения. Уменьшение зазора в подшипнике выступа поршневого пальца, например, для снижения шума, может привести к увеличению трения в режиме граничной смазки из-за более серьезных неровностей контактов, особенно при полной нагрузке и высоком давлении в цилиндре.Чрезмерное уменьшение длины поршневого пальца и толщины стенки по причине уменьшения веса может привести к значительному увеличению нагрузки на агрегат и деформации подшипника выступа пальца. Это может привести к увеличению граничного трения и износа, если не будут приняты другие конструктивные меры для противовеса (например, использование лучшего материала подшипника, уменьшение шероховатости поверхности, улучшение подачи масла).

Шатуны

Шатуны

Шатуны должны быть легкими и в то же время прочными. достаточно, чтобы передать тягу поршней на коленчатый вал.Шатуны выкованы из стали. сплав, способный выдерживать большие нагрузки без изгиб или скручивание. Отверстия на верхнем и нижнем концах обработаны для обеспечения точной установки подшипников. Эти отверстия должны быть параллельны.

Верхний конец шатуна соединен с поршень за поршневой палец. Если поршневой палец заблокирован в бобышках поршневого пальца или если он плавает в обоих поршнях и шатун, верхнее крепление соединительного шток будет иметь цельную опору (втулку) из бронзы или аналогичный материал.Как нижний конец шатуна вращается вместе с коленчатым валом, верхний конец вынужден поворачивайте поршневой палец вперед и назад. Хотя это движение небольшое, втулка необходима из-за высокое давление и температура. Если поршневой палец полуплавающий, втулка не нужна.

Рисунок 12-19.-Коленчатый вал четырехцилиндрового двигателя.

Нижнее отверстие в шатуне разделено на разрешите его зажать вокруг коленчатого вала.В нижняя часть, или колпачок, изготавливается из того же материала, что и стержень и крепится двумя или более болтами. Поверхность что опирается на коленчатый вал, как правило, подшипник материал в виде отдельной разъемной оболочки; в нескольких корпусах, он может быть центрированным или литым внутри стержня и колпачок при изготовлении. Две части отдельные подшипники устанавливаются в штоке и крышке с помощью установочные штифты, выступы или короткие латунные шурупы. Расколоть подшипники могут быть прецизионными или полутонкими.

Подшипник прецизионного типа точно доведен до подходит для шатунной шейки и не требует дополнительной установки во время установки. Позиционируется выступами на раковина, сочетающаяся с рельефами стержня и крышки. В выступы предотвращают смещение подшипников вбок и предотвратить вращательное движение стержня и крышки.

Подшипник полуточного типа обычно крепится для литья под давлением со стержнем и крышкой. Перед установкой, он обработан и подогнан под надлежащий внутренний диаметр с крышкой и стержнем, скрепленными вместе болтами.

Коленчатый вал

Поскольку поршни в совокупности могут рассматриваться как сердце двигателя, поэтому коленчатый вал может быть считается позвоночником (рис. 12-19). Он связывает воедино реакции поршней и шатунов, преобразовывая их возвратно-поступательное движение во вращательное движение. Он передает мощность двигателя через маховик, сцепление, трансмиссия и дифференциал для управления вашим транспортное средство.

Коленчатый вал кованный или отлитый из сплава сталь и никель. Он обработан гладко, чтобы обеспечить

Рисунок 12-20.-Обычно используемые механизмы коленчатого вала и хода.

опорных поверхностей для шатунов и основных подшипники. Цементация (покрытие в печи легированные медью и углеродом). Эти несущие поверхности называется журналы.Противовесы коленчатого вала мешают центробежная сила шатуна и узла прикреплены к броскам или точкам опоры. Эти броски необходимо выполнять так, чтобы они уравновешивали друг с другом.

Коленчатый вал и ходовые части четырех-, шести-, и восьмицилиндровые двигатели показаны на рис. 12-20. Коленчатые валы четырехцилиндрового двигателя имеют либо три, либо пять основных опорных подшипников и четыре броска в одной плоскости. Как показано на рисунке, четыре броска для числа 1 и 4 цилиндры (четырехцилиндровый двигатель) 180 с для цилиндров номер 2 и 3.На шестицилиндровом коленчатые валы двигателя, каждая из трех пар ходов устроил 120 из двух других. Такие коленчатые валы могут поддерживаться семью коренными подшипниками один на каждом конце вала и по одному между каждой парой коленвал забрасывает. Коленчатые валы восьмицилиндровые V-образные двигатели аналогичны четырехцилиндровым. рядный тип. У них может быть каждый из четырех бросков фиксируются под углом 90 друг к другу (как на рис. 12-20) для лучшего баланс и более плавная работа.

Двигатели

V-образного типа обычно имеют два шатуна. прикручены бок о бок на одном ходу коленвала. С этим расположение, установлен один ряд цилиндров двигателя немного впереди друг друга, чтобы две штанги могли очистить друг с другом.

Бензиновый двигатель | Британника

Бензиновый двигатель , любой из класса двигателей внутреннего сгорания, которые вырабатывают энергию за счет сжигания летучего жидкого топлива (бензина или бензиновой смеси, такой как этанол) с воспламенением, инициируемым электрической искрой.Бензиновые двигатели могут быть построены для удовлетворения требований практически любого возможного применения в силовых установках, наиболее важными из которых являются легковые автомобили, малые грузовики и автобусы, самолеты авиации общего назначения, подвесные и малые внутренние морские агрегаты, стационарные насосные установки среднего размера, осветительные установки и т. станки и электроинструменты. Четырехтактные бензиновые двигатели используются в подавляющем большинстве автомобилей, легких грузовиков, средних и больших мотоциклов и газонокосилок. Двухтактные бензиновые двигатели встречаются реже, но они используются для небольших подвесных судовых двигателей и во многих ручных инструментах для озеленения, таких как цепные пилы, кусторезы и воздуходувки.

V-образный двигатель

Поперечный разрез V-образного двигателя.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Типы двигателей

Бензиновые двигатели можно сгруппировать в несколько типов в зависимости от нескольких критериев, включая их применение, метод управления подачей топлива, зажигание, расположение поршня и цилиндра или ротора, количество ходов за цикл, систему охлаждения, а также тип и расположение клапана. В этом разделе они описаны в контексте двух основных типов двигателей: поршневых двигателей и роторных двигателей.В поршневом двигателе давление, создаваемое при сгорании бензина, создает силу на головке поршня, которая перемещает цилиндр по длине возвратно-поступательным или возвратно-поступательным движением. Эта сила отталкивает поршень от головки цилиндра и выполняет работу. Роторный двигатель, также называемый двигателем Ванкеля, не имеет обычных цилиндров, оснащенных возвратно-поступательными поршнями. Вместо этого давление газа действует на поверхности ротора, заставляя ротор вращаться и, таким образом, выполнять работу.

бензиновые двигатели

Типы бензиновых двигателей включают (A) двигатели с оппозитными поршнями, (B) роторные двигатели Ванкеля, (C) рядные двигатели и (D) двигатели V-8.

Британская энциклопедия, Inc.

Большинство бензиновых двигателей относятся к поршнево-поршневым двигателям возвратно-поступательного действия. Основные компоненты поршнево-цилиндрового двигателя показаны на рисунке. Почти все двигатели этого типа работают по четырехтактному или двухтактному циклу.

Типовая схема поршневой цилиндр бензинового двигателя.

Британская энциклопедия, Inc.

Четырехтактный цикл

Из различных методов восстановления мощности процесса сгорания наиболее важным до сих пор был четырехтактный цикл, концепция, впервые разработанная в конце 19 века. Четырехтактный цикл показан на рисунке. При открытом впускном клапане поршень сначала опускается на такте впуска. Воспламеняющаяся смесь паров бензина и воздуха втягивается в цилиндр за счет создаваемого таким образом частичного вакуума.Смесь сжимается, когда поршень поднимается на такте сжатия при закрытых обоих клапанах. По мере приближения к концу хода заряд воспламеняется электрической искрой. Затем следует рабочий ход, когда оба клапана все еще закрыты, а давление газа обусловлено расширением сгоревшего газа, давящим на головку или головку поршня. Во время такта выпуска восходящий поршень вытесняет отработанные продукты сгорания через открытый выпускной клапан. Затем цикл повторяется. Таким образом, каждый цикл требует четырех тактов поршня — впуска, сжатия, мощности и выпуска — и двух оборотов коленчатого вала.

Двигатель внутреннего сгорания: четырехтактный цикл

Двигатель внутреннего сгорания имеет четыре такта: впуск, сжатие, сгорание (мощность) и выпуск. Когда поршень перемещается во время каждого хода, он поворачивает коленчатый вал.

Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Недостатком четырехтактного цикла является то, что завершается только половина тактов мощности по сравнению с двухтактным циклом ( см. Ниже ), и только половину такой мощности можно ожидать от двигателя данного размера при заданная рабочая скорость.Однако четырехтактный цикл обеспечивает более эффективную очистку выхлопных газов (продувку) и повторную загрузку цилиндров, уменьшая потерю свежего заряда в выхлопе.

№ 2671: Сколько цилиндров?

Сколько сегодня цилиндров? Инженерный колледж Хьюстонского университета представляет эту серию о машинах, которые делают нашу цивилизацию бегут, и люди, чья изобретательность создала их.

Итак, сколько цилиндров должно быть в двигателе автомобиля? Большинство наших автомобилей имеют либо четыре цилиндра подряд, либо цилиндры в одном ряду. V-образное расположение — по два или по три с каждой стороны. Итак, к чему все это воображение? Почему не один большой цилиндр?

Что ж, представьте себе поршень, который движется вперед и назад в цилиндре, делая коленчатый вал проворачивается. Он кратковременно приводит вал в движение каждые два оборота. Наши автомобильные двигатели работают четырехтактные циклы.Возгорание происходит, и поршень толкает вниз. Затем он очищает выхлоп, когда он возвращается вверх. Далее это втягивает новую смесь воздуха и бензина по пути вниз. Наконец, это поднимается, сжимая эту смесь. Затем еще одно зажигание, и цикл повторяется.

Одноцилиндровый двигатель набирает обороты на первом такте; затем он замедляется во время оставшиеся два оборота четырехтактного цикла. Это вызвало бы такой двигатель трясти и трясти.

Итак, нам нужен большой маховик, чтобы он двигался между зажиганиями. С более цилиндров и поршней, мы можем прикрепить шатун каждого поршня к разному угловое расположение на коленчатом валу — тогда рассчитываем взрывы так, чтобы каждый один запускает вращение во время двух оборотов. И маховик может быть намного меньше.

Карл Бенц использовал одноцилиндровый двигатель в своем первом автомобиле 1885 года. Первый Двигатель модели Т имел четыре цилиндра в ряд.Некоторые роскошные автомобили 1920-х годов имел рядные двигатели с восемью цилиндрами. Двигатели с Было использовано 12 или более цилиндров подряд, но в основном в больших морских и стационарные двигатели.

Конечно, плавный ход — это только одна цель. Чем больше цилиндров, тем меньше маховик вес, но они также означают более высокие затраты на производство и содержание. Тогда есть компактность. Прямая восьмерка Duesenberg была фаворитом богатых кинозвезд 20-х годов.Но у него была 12-футовая колесная база. Представить параллельная парковка этого зверя.

Ответом был двигатель V-8 — два ряда по четыре, образующие V. Эвен Карл Бенц экспериментировал с двигателем V-2 после того, как построил свой одноцилиндровый двигатель. V-образное расположение может даже позволить двум цилиндрам приводить в движение общий шатун кривошипа, толкая это в разных угловых положениях. И здесь усложнение увеличивается: Инженеры создали всевозможные умные конструкции коленчатого вала для использования с цилиндрами в всевозможные позиции — V-4, V-6, Flat-4, Flat-6.

Самолеты накладывали разные конструктивные ограничения. Встроенный движок предлагает мало лобовое сопротивление. Братья Райт использовали рядный четырехцилиндровый двигатель, но с хорошими характеристиками. тяжелый маховик. Тогда первые строители перешли к двигателям с девятью цилиндрами, излучающими от центрального узла. Поршни вращались вокруг вала и не нуждались в маховике. ни системы охлаждения.

Многие новые технологии сводятся к одной лучшей форме. Но некоторые находят более одного хороший вариант, тогда продолжайте жульничать среди конкурентов.Просто подумайте о ПК vs. Mac’s, классическая музыка против музыки кантри — только подумайте о цилиндрах в их кажущейся бесконечные договоренности.

Я Джон Линхард из Хьюстонского университета, где нас интересуют изобретательные умы Работа.

(Музыкальная тема)

---

Смотрите записи в Википедии по всем соответствующим темам.Искать такие слова, как автомобильные двигатели, рядные 4-цилиндровые, плоские 6-цилиндровые, 8-цилиндровые, 4-тактные двигатели и т. д. Google будет также отправлю вас на множество простых и понятных сайтов, как этот.

Все фото Й. Линхард. Двигатели Toyota любезно предоставлены Майком Калвертом Toyota, Хьюстон, Техас.

онлайн-курсов PDH. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов.»

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.

Стивен Дедак, P.E.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным.Я многому научился, и их было

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова . Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании веб-сайт. Хорошо организованный. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по твоей роте

имя другим на работе.»

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком

с деталями Канзас

Авария City Hyatt «

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель.Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Нашел класс

информативно и полезно

на моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны. Вы

— лучшее, что я нашел ».

Рассел Смит, П.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал «.

Хесус Сьерра, П.Е.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы. На самом деле

человек узнает больше

от сбоев.»

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы, т.е. позволяете

студент, оставивший отзыв на курс

материалов до оплаты и

получает викторину.»

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил огромное удовольствие ».

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

в режиме онлайн

курсов.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

.

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании какой-то неясной секции

законов, которые не применяются

— «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор

.

организация.

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

и онлайн-формат был очень

доступный и простой

использовать. Большое спасибо ».

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Джозеф Фриссора, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

.

Обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев предоставлено.

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.

испытание потребовало исследований в

документ но ответов было

в наличии »

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. До сих пор все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще

.

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

вынуждены ехать «.

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время исследовать где на

получить мои кредиты от.

Кристен Фаррелл, П.Е.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теорий. «

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утром

метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендую

вам на любой PE, требующий

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

пониженная цена

на 40%.

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

правил.

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

.

при необходимости дополнительных

сертификация. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими, а

хорошо организовано.

Глен Шварц, П.Е.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна.

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Building курс и

очень рекомендую .»

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлены. »

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор где угодно и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Поддерживаю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Тщательно

и комплексное.

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили курс

поможет по моей линии

работ.»

Рики Хефлин, P.E.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».

Анджела Уотсон, P.E.

Монтана

«Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличное освежение ».

Луан Мане, П.Е.

Conneticut

«Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

вернуться, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использовать в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродская, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материалы для изучения, а затем вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Гладд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

Сертификат . Спасибо за изготовление

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея платить за

материал .»

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не являющихся электротехниками».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

.

процесс, которому требуется

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в онлайн-викторине и получение сразу

сертификат. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по

.

много различных технических зон за пределами

по своей специализации без

надо ехать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАСПОЛОЖЕНИЯ ЦИЛИНДРА И КАРТЕРА JSTOR

Abstract

После описания своего опыта работы с примитивными типами автомобильных двигателей со времен одноцилиндрового малолитражного автомобиля Oldsmobile с изогнутой приборной панелью, 2-цилиндрового Peerless, 4-цилиндрового Pierce, а затем последовательно через различные типы 6- и 8- Цилиндровые двигатели и от 9-цилиндрового радиально до 12-цилиндрового Packard, автор объясняет характеристики и преимущества каждого типа и причины его популярности.Затем он пытается заглянуть в будущее, чтобы определить, если возможно, какой товар будет продаваться через несколько лет. Ход разработки двигателей, хотя и по определенным и простым причинам, не всегда понятным в то время, теперь легко узнаваем, и внимание обращено на характерные особенности различных типов современных двигателей и тенденции современного дизайна. Одноцилиндровый двигатель, естественно, был первым, кто отошел на второй план, потому что двухцилиндровый оппозитный двигатель можно было построить практически с той же стоимостью в расчете на одну лошадиную силу и обеспечивал более удовлетворительную работу.Затем последовал вертикальный четырехцилиндровый двигатель из-за присущей ему экономичности при производстве и эксплуатации. Стремление к большей плавности работы и отсутствию вибрации привело к широкому использованию шестицилиндрового двигателя. Попытки улучшить ходовой баланс впоследствии привели к появлению различных типов 8- и 12-цилиндровых двигателей, а также 9-цилиндровых радиальных. Предполагая, что одинаково легко подключить любое количество цилиндров, от одного до одного, к системе привода, и что цель состоит в том, чтобы получить определенную мощность, точное количество не имеет значения, были подготовлены чертежи, основанные на рассмотрении двигателя. 300-куб.дюйма рабочего объема, разделенного на один или несколько цилиндров, причем части, насколько это возможно, правильно пропорциональны для каждого размера цилиндра. На основе этих чертежей было проведено подробное исследование преимуществ и недостатков каждого типа двигателя, которые были выведены из исследования проблем с клапанами, давления клапанной пружины, возможностей для высокой скорости с различным количеством цилиндров и других соображений. Показано, что по мере увеличения количества цилиндров происходит улучшение способности полностью заполнять цилиндры и более высокая максимальная скорость.Признавая, что многоцилиндровый двигатель имеет очевидные преимущества, затем проводится исследование того, сколько цилиндров следует использовать и как наилучшим образом соединить их с ведущим валом для получения желаемого результата для метода соединения цилиндров. к ведущему валу имеет очень важное влияние на плавность работы двигателя, а также на максимальную мощность, получаемую от самих цилиндров. Особое внимание уделяется шуму из-за вибрации двигателя.Считается, что эти колебания вызваны главным образом изменением положения центра тяжести двигателя, включая все его движущиеся части, балансировочные плоскости которых, за исключением двигателя радиального типа, более или менее разделены. . Если конструкция не является абсолютно жесткой, что, конечно, невозможно, возникают другие типы вибрации, которые при некоторых условиях становятся более неприятными, чем обычная свободная вибрация. Другие вибрации возникают из-за подпружинивания коленчатого вала при повышенных нагрузках при работе на высоких оборотах, что усугубляется определенными типами подключения цилиндров, а также реакцией крутящего момента.Часто попытки уменьшить вибрацию от одного источника усиливают вибрацию от другого. Считается, что изменение крутящего момента вызывается вариациями типа взрыва и вызывает так называемую шероховатость, которая проявляется в виде ощущения дрожи и часто сопровождается отчетливым толчком. На шероховатость также влияет качество топливной смеси. Представлены схематические чертежи различных типов двигателей, имеющих от 1 до 9 цилиндров, причем 12-цилиндровый двигатель V-образного типа, характеристики которого практически идентичны характеристикам 6-цилиндрового двигателя, опущен, поскольку первый не используется в коммерческие автомобили в настоящее время.Чертежи демонстрируют ограничивающие качества различных узлов цилиндров и коленчатых валов, детали которых указаны в подписях.

Информация для издателя

SAE International — это глобальная ассоциация, объединяющая более 128 000 инженеров и технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой промышленности. Основные направления деятельности SAE International — это обучение на протяжении всей жизни и добровольная разработка консенсусных стандартов. Благотворительным подразделением SAE International является SAE Foundation, который поддерживает множество программ, в том числе A World In Motion® и Collegiate Design Series.

Поршневое устройство и двигатель — Milladale Limited

Изобретение относится к поршневому устройству и к двигателю.

В некоторых поршневых системах желательно использовать два поршня, соединенные с общим приводным механизмом, на разных скоростях. Обычно это достигается путем соединения двух разных коленчатых валов вместе с помощью зубчатого приводного механизма, который вращает распределительные валы с разными скоростями, так что два поршня могут приводиться в движение с разными скоростями соответствующими распределительными валами.Однако эта компоновка сравнительно тяжелая и сложная и требует наличия полностью отдельного коленчатого вала, что приводит к трудностям в обеспечении компактной компоновки двигателя. Поэтому желательно создать поршневую систему, в которой устранены эти недостатки.

Первый аспект изобретения обеспечивает поршневую конструкцию, содержащую поршень, перемещаемый внутри цилиндра и имеющий ход с первым концом и вторым концом, при этом поршень соединен с коленчатым валом посредством механизма связи, включающего в себя рычаг переключения, который шарнирно соединен с поршнем и шарнирно соединен с шатуном, при этом переключающее звено имеет первое положение, соответствующее первому концу хода поршня, второе положение, отличное от первого положения, также соответствующее первому концу хода поршня и промежуточное положение между первым и вторым положениями, соответствующими второму концу хода поршня, так что поршень совершает четыре хода за каждый один оборот коленчатого вала.

Поршневое устройство позволяет поршню совершать четыре хода за каждый оборот коленчатого вала, тем самым удваивая скорость поршня по сравнению с традиционным линейно-вращательным узлом передачи мощности. Следовательно, возможно вращать поршень со скоростью, вдвое превышающей скорость одного или нескольких других поршней, соединенных с тем же коленчатым валом, без необходимости второго коленчатого вала, работающего с другой скоростью.

Механизм связи определяется как система, содержащая один или несколько элементов связи, соединяющих по меньшей мере два компонента и адаптированных для управления относительным движением по меньшей мере двух компонентов, например, путем ограничения движения компонентов определенным образом или вдоль определенного пути и / или путем передачи силы, вызывающей относительное движение между компонентами.Перекидной рычаг определяется как элемент связи, соединенный по меньшей мере с двумя другими элементами в механизме связи, который поворачивается или «переключается» между, по меньшей мере, двумя различными положениями, чтобы управлять механизмом связи. Механизм переключения определяется как механизм приведения в действие, содержащий одно или несколько рычагов переключения. Шатун определяется как соединительный элемент, который прикреплен к коленчатому валу и преобразует вращательное движение коленчатого вала в поступательное движение дистального конца шатуна или наоборот.

Шатун соединяет переключающее звено с коленчатым валом.Между шатуном и коленчатым рычагом или коленчатым валом могут быть или не быть другие промежуточные компоненты, например, дополнительный кулисный рычаг или шатун. Точно так же переключающее звено может или не может быть подключено непосредственно к поршню. Например, переключающее звено может быть соединено с поршнем штоком поршня и / или рычажным механизмом с механическим преимуществом или без него. Рычажный механизм с механическим преимуществом может использоваться для увеличения длины хода поршня без увеличения размера кулисного рычага.

Перекидной рычаг может перемещаться из первого положения во второе положение через промежуточное положение и обратно в первое положение во время одного полного оборота коленчатого вала. Первое и второе положения могут быть разнесены на противоположных сторонах промежуточного положения. Каждое из первого и второго положений может соответствовать положениям с переключаемым или согнутым кулаком, в то время как промежуточное положение может соответствовать прямому или выдвинутому положению. Переключающее звено может проходить через то же промежуточное положение, когда оно возвращается из второго положения в первое положение.Путь переключающего звена от второго положения обратно к первому положению может быть обратным пути, пройденному от первого положения ко второму положению.

Первый конец хода поршня может быть нижней мертвой точкой (например, положением максимального объема цилиндра). В качестве альтернативы первый конец хода поршня может находиться в верхней мертвой точке.

Поршень может перемещаться вдоль первой оси, и рычаг переключения может быть соединен с шатуном в точке поворота, которая перемещается вдоль второй оси, по существу, поперек первой оси.Точка поворота может быть ограничена перемещением вдоль второй оси, например, поворотным рычагом (что приводит к слегка искривленной траектории движения) или челночным блоком (что приводит к по существу линейному перемещению).

Поршневой механизм может дополнительно включать в себя второй поршень, соединенный с коленчатым валом посредством рычажного механизма, аналогичного механизму первого поршня.

Первый и второй поршни могут использовать общий шатун, а первый и второй поршни могут иметь отдельные коленчатые рычаги, оба соединены с общим шатуном.Переключаемые звенья могут иметь общую точку крепления или точку поворота. Первый и второй поршни могут противостоять друг другу и могут помочь уравновесить друг друга, чтобы уменьшить вибрацию.

Второй аспект изобретения обеспечивает поршневую систему, содержащую первый и второй поршни, подвижные соответственно в первом и втором цилиндрах, при этом первый поршень соединен с коленчатым валом посредством первого рычажного механизма, включающего первое переключающее звено, шарнирно соединенное с первым. поршень и шарнирно соединен с первым шатуном, при этом второй поршень соединен с коленчатым валом с помощью второго рычажного механизма, включающего в себя второе переключающее звено, шарнирно соединенное со вторым поршнем и шарнирно соединенное со вторым шатуном, причем первый и вторые шатуны имеют разную длину, так что первый и второй поршни работают в противофазе друг с другом.

Первый и второй поршни могут вращаться на 180 градусов по фазе друг относительно друга.

Первый поршень может иметь ход с первым концом и вторым концом, а первое переключающее звено может иметь переключаемое положение, соответствующее первому концу хода поршня, и выдвинутое положение, соответствующее второму концу хода поршня. .

Второй поршень может иметь ход с первым концом и вторым концом, а второе переключающее звено может иметь переключаемое положение, соответствующее первому концу хода поршня второго поршня, и выдвинутое положение, соответствующее второму концу. хода поршня второго поршня.

Переключаемые положения первого и второго кулисных рычагов могут быть разнесены на противоположных сторонах центральной линии или оси по меньшей мере одного из первого и второго поршней.

Первый шатун может быть соединен с первой шатунной шейкой, а второй шатун может быть соединен со второй шатунной шейкой. Первый и второй шатунные шейки могут иметь оси валов, по существу, в одной плоскости. Первый и второй шатунные шейки могут быть по существу соосными.

Длина первого и второго шатунов может отличаться примерно в два раза больше, чем эксцентриситет первого и второго шатунов по отношению к коленчатому валу.

Поршневые устройства первого и / или второго аспектов могут быть включены в двигатель внутреннего сгорания. В качестве альтернативы эти поршневые устройства могут использоваться в любой другой системе линейного / вращательного преобразования энергии, например, в насосе или другом двигателе.

Одно из возможных применений поршневых устройств по первому и второму аспектам изобретения относится к классу составных тепловых двигателей, которые в своей простейшей форме включают два цилиндра высокого давления и один цилиндр низкого давления, поршень которого проходит через удвоенное число ходов, совершенных поршнем любого цилиндра высокого давления за один и тот же период времени.В базовой форме двигатель состоит из двух цилиндров высокого давления с поршнями в противофазе и одного цилиндра низкого давления, поршень которого работает со скоростью, вдвое превышающей скорость поршней высокого давления.

Третий аспект изобретения обеспечивает двигатель, содержащий по меньшей мере два поршня высокого давления, перемещаемых в соответствующих цилиндрах высокого давления, и по меньшей мере один поршень низкого давления, перемещаемый в цилиндре низкого давления, при этом поршень низкого давления совершает удвоенное количество ходов. перемещается каждым из поршней высокого давления за один и тот же период времени, при этом рычажный механизм, соединяющий поршень низкого давления с коленчатым валом, включает в себя рычаг переключения.

За счет соединения поршня низкого давления с коленчатым валом с помощью рычажного механизма с коленчатым приводом, так что поршень низкого давления работает с удвоенной скоростью поршней высокого давления, поршень низкого давления способен помогать обоим поршням высокого давления при их всасывании, такты сжатия, мощности и выпуска при работе от одного и того же коленчатого вала.

Перекидной рычаг может быть шарнирно соединен с поршнем низкого давления и шарнирно соединен с первым шатуном.Шатун соединяет переключающее звено с коленчатым валом. Между шатуном и коленчатым рычагом или коленчатым валом могут быть или не быть другие промежуточные компоненты, например, дополнительный кулисный рычаг или шатун. Точно так же переключающее звено может или не может быть подключено непосредственно к поршню. Например, рычаг переключения может быть соединен с поршнем низкого давления с помощью поршневого штока и / или рычажного механизма с механическим преимуществом или без него.

Переключающее звено может быть приспособлено для перемещения из положения переключения в первом направлении в положение переключения во втором направлении, противоположном первому направлению, и обратно для каждого одного оборота коленчатого вала.Перекидное звено может перемещаться через промежуточное положение между двумя своими выдвинутыми положениями. Переключаемые положения могут соответствовать положению нижней мертвой точки поршня низкого давления, а промежуточное положение может соответствовать положению верхней мертвой точки поршня низкого давления. В качестве альтернативы переключаемые положения могут соответствовать положению верхней мертвой точки, а промежуточное положение может соответствовать положению нижней мертвой точки.

Поршни высокого давления могут быть соединены с коленчатым валом с помощью рычажных механизмов, включая коленчатые рычаги.Перекидные рычаги поршней высокого давления могут быть шарнирно соединены с поршнями высокого давления и шарнирно соединены с соответствующими вторым и третьим шатунами. Между вторым и третьим шатунами и коленчатыми рычагами поршней высокого давления или коленчатого вала могут быть или не быть другие промежуточные компоненты, например дополнительные коленчатые рычаги или шатуны. Точно так же рычаги переключения поршней высокого давления могут быть или не могут быть соединены непосредственно с поршнями высокого давления.Например, кулисные рычаги могут быть соединены с поршнями высокого давления с помощью поршневых штоков и / или рычажных механизмов с механическим преимуществом или без него. В качестве альтернативы поршни высокого давления могут быть соединены с коленчатым валом с помощью более обычного коленчатого вала и шатуна, в котором шатун имеет небольшой конец, прикрепленный к поршню.

Второй и третий шатуны могут иметь разную длину, так что первый и второй поршни высокого давления работают на 180 градусов не в фазе друг с другом.Вторая и третья шатуны могут отличаться по длине друг от друга примерно на удвоенный радиус кривошипов в точках соединения со второй и третьей шатунами.

Перекидные рычаги, связанные с цилиндрами высокого давления, могут быть приспособлены для перемещения между расширенным состоянием и состоянием переключения и обратно для каждого одного оборота коленчатого вала. Переключатели, связанные с цилиндрами высокого давления, могут быть по существу прямыми или удлиненными, когда поршни высокого давления находятся в верхней мертвой точке, и согнутыми или переключаемыми, когда поршни высокого давления находятся в нижней мертвой точке.

Первый, второй и третий шатуны могут быть соединены с соответствующими первым, вторым и третьим шатунными штифтами коленчатого вала, оси вала которых находятся по существу в одной плоскости. Первый шатун кривошипа может быть расположен на стороне коленчатого вала, противоположной второму и третьему штифтам кривошипа.

Сено первого пальца кривошипа примерно в два раза больше эксцентриситета, чем второй и третий шатун.

Двигатель может дополнительно включать в себя дополнительный блок двигателя, содержащий третий и четвертый цилиндры высокого давления и второй цилиндр низкого давления.

Третий и четвертый цилиндры высокого давления и второй цилиндр низкого давления могут быть расположены на стороне коленчатого вала, противоположной первому и второму цилиндрам высокого давления и первому цилиндру низкого давления. Третий и четвертый цилиндры высокого давления могут располагаться напротив первого и второго цилиндров высокого давления, а второй цилиндр низкого давления может располагаться напротив первого цилиндра низкого давления. Третий и четвертый цилиндры высокого давления могут быть расположены по существу соосно с первым и вторым цилиндрами высокого давления, а второй цилиндр низкого давления может быть расположен по существу соосно с первым цилиндром низкого давления.Такая компоновка выгодна тем, что помогает достичь динамического баланса и снизить вибрацию двигателя.

Двигатель может быть двухтактным или четырехтактным и может работать от искрового зажигания, прямого впрыска или воспламенения от сжатия. Работа двухтактного двигателя, имеющего два поршня высокого давления и один поршень низкого давления, движущиеся со скоростью, вдвое превышающей скорость поршней высокого давления, описана в патенте Великобритании 294110. Работа четырехтактной версии будет подробно описана со ссылкой на чертежи в следующем подробном варианте осуществления.

Множество узлов двигателя согласно третьему аспекту изобретения объединены вместе, чтобы образовать более крупный двигатель.

Один или несколько признаков любого из аспектов изобретения могут быть объединены с одним или несколькими аспектами любого другого варианта осуществления изобретения. В частности, двигатель третьего аспекта может приводить в действие поршень низкого давления в соответствии с первым аспектом и поршни высокого давления в соответствии со вторым аспектом.

В предпочтительном варианте осуществления двигателя согласно третьему аспекту изобретения во время работы такты расширения или всасывания инициируются в цилиндре высокого давления в верхней мертвой точке (т.е.е. минимальный объем) и примерно на половине хода, когда цилиндр низкого давления находится в верхней мертвой точке, открывается перепускной клапан, и ход завершается при соединении цилиндров высокого и низкого давления между собой. Аналогично для тактов сжатия или выпуска это начинается в цилиндрах как высокого, так и низкого давления в нижней мертвой точке (т. Е. При максимальном объеме), но когда цилиндр низкого давления достигает верхней мертвой точки, передаточный клапан закрывается, и ход завершается в цилиндре высокого давления Только.

Таким образом, для нижней части каждого хода поршня высокого давления цилиндры высокого и низкого давления соединены между собой, так что рабочий объем двигателя значительно увеличивается, причем цилиндр низкого давления работает поочередно с одним или другим цилиндром высокого давления. .

Результатом этого является то, что для начальной части такта расширения скорость увеличения объема цилиндра значительно снижается, обеспечивая эффективное увеличение времени, доступного для сгорания, и фактическое устранение потерь времени.Кроме того, характеристики крутящего момента сглаживаются, что улучшает управляемость двигателя. Кроме того, поскольку сгорание происходит в меньшем цилиндре высокого давления, получается камера сгорания, аналогичная форме обычного двигателя, со значительно уменьшенным ходом, что приводит к очень низким скоростям поршня и низкому трению.

В одном варианте осуществления предусмотрены два цилиндра низкого давления, оси которых соприкасаются друг с другом и в которых соответствующие поршни приводятся в движение для перемещения на равные расстояния в противоположном направлении друг к другу и в которых оставшиеся объемы двух цилиндров равны.Также предусмотрены четыре цилиндра высокого давления, расположенных попарно и расположенных по обе стороны от цилиндров низкого давления, в которых оси каждой пары цилиндров высокого давления соприкасаются друг с другом и параллельны осям цилиндров низкого давления и в поршни каждой пары вынуждены двигаться в противоположном направлении друг к другу, так что оставшиеся объемы двух цилиндров равны, и в котором поршни одной пары цилиндров находятся в противофазе с поршнями другой пары цилиндров. и в котором в любой период времени поршни низкого давления совершают удвоенное количество ходов поршней высокого давления, и в котором рычаги, соединяющие поршни с коленчатым валом, включают по меньшей мере один механизм переключения.

Поршни приводят в движение коленчатый вал, имеющий три копланарных кривошипа, в котором кривошип, приводимый в движение поршнями низкого давления, имеет в два раза больший эксцентриситет, чем два других кривошипа, а кривошипы с меньшим эксцентриситетом находятся в одной плоскости на 180 °. сдвинуты по фазе на кривошип с более длинным эксцентриситетом, и поршни приводят в движение коленчатый вал через систему шатуна и рычага, характеризующуюся механизмом переключения, связанным с каждой парой поршней, в котором рычаги, связанные с поршнями высокого давления, перемещаются из кулачка положение в прямом положении, в то время как рычаг, связанный с поршнями низкого давления, перемещается из положения со сгибом на одной стороне прямого положения в положение сгиба с другой стороны от прямого положения, так что при каждом обороте коленчатого вала поршни высокого давления выполнить один ход внутрь и один ход наружу, тогда как поршни низкого давления совершают два хода внутрь и два хода наружу.Кроме того, предпочтительно предусмотрено, что, когда первая пара поршней высокого давления находится в верхней мертвой точке, соответствующий рычаг перегибается, но рычаг, связанный со второй парой поршней высокого давления, является по существу прямым, а поршни находятся в нижней мертвой точке.

Рычаг, соединяющий поршни с коленчатым валом, предпочтительно содержит систему рычагов и рычагов, которые, помимо контакта между поршнями и цилиндрами, имеют только по существу вращательные движения и избегают любых линейных элементов скольжения.

Также предпочтительно, чтобы когда поршни высокого давления находились в нижней мертвой точке, их соответствующие кулачки были по существу прямыми.

Варианты осуществления двигателя теперь будут описаны в качестве примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 схематично показано расположение цилиндров высокого и низкого давления относительно друг друга,

ФИГ. 2 a , 2 b , 2 c и 2 d схематически показывают работу рычажного механизма, который приводит в движение коленчатый вал от поршней низкого давления,

ФИГ.3 a и 3 b аналогично показаны рычаги, которые приводят в движение коленчатый вал от одной пары поршней высокого давления,

ФИГ. 4 a и 4 b аналогично показаны рычаги, которые приводят в движение коленчатый вал от второй пары поршней высокого давления,

РИС. 5 — разрез двигателя по оси коленчатого вала,

; фиг. 6 — разрез одной пары цилиндров высокого давления на линии B-B ‘на фиг.5,

РИС. 7 — разрез второй пары цилиндров высокого давления на линии C-C ‘на фиг. 5 и

ФИГ. 8 — разрез пары цилиндров низкого давления на линии D-D ‘на фиг. 5.

РИС. 1 показаны два основных агрегата двигателя, каждый из которых содержит два поршня высокого давления и один поршень низкого давления, которые объединены вместе. Таким образом, цилиндры высокого давления 1 и 2 взаимодействуют с цилиндром низкого давления 3 , образуя первый базовый двигатель, а цилиндры 1 a , 2 a и 3 a образуют второй базовый двигатель.Комбинированный двигатель содержит первую пару цилиндров высокого давления 1 и 1 a , поршни которых соединены с кривошипом коленчатого вала 4 рычажным механизмом 5 . Цилиндры 1 и 1 a расположены параллельно и примыкают к цилиндрам низкого давления 3 и 3 a , поршни которых соединены с коленчатым валом посредством рычажного механизма 6 . На противоположной стороне цилиндров низкого давления расположена вторая пара цилиндров высокого давления 2, и 2, , , , соединенная с коленчатым валом посредством рычажного механизма 7 .

Коленчатый вал 4 имеет 3 кривошипа, по одному на каждую пару поршней, все в одной плоскости. Кривошипы, которые приводятся в действие поршнями высокого давления, имеют половину эксцентриситета кривошипа, приводимого в действие поршнем низкого давления, и сдвинуты по фазе на 180 градусов с кривошипами, приводимыми в действие цилиндром низкого давления.

Каждый цилиндр высокого давления имеет впускной клапан 10 , 10 a , 11 и 11 a и выпускной клапан 12 , 12 a , 13 и 13 а .Кроме того, каждый из цилиндров низкого давления имеет два передаточных клапана 14 , 14 a , 15 и 15 a , соединяющих поршни низкого давления с поршнями высокого давления. Цилиндры низкого давления 3 и 3 a могут дополнительно иметь впускные клапаны 8 и 8 a и выпускные клапаны 9 и 9 a . Все эти клапаны управляются распредвалами обычным образом.

Работа цилиндров 1 , 2 и 3 будет описана подробно, но работа цилиндров 1 a , 2 a и 3 a идентична. от различий в фазировке клапана, которые гарантируют, что рабочие ходы в цилиндрах 1 , 2 и 3 не происходят одновременно в цилиндрах 1 a , 2 a и 3 a .На фиг. 1 поршень низкого давления 18 находится в нижней мертвой точке, то есть пространство 20 находится в максимальном объеме, поршень 16 находится в верхней мертвой точке, т.е. пространство 21 находится в минимальном объеме, а поршень 17 в нижней мертвая точка и пространство 23 тоже на максимальной громкости. В цилиндре 1 впускной клапан 10 и выпускной клапан 12 закрыты, и вот-вот начнется расширение. Перепускной клапан 14 закрыт.В цилиндре 2 впускной клапан 11 и выпускной клапан 13 закрыты, а передаточный клапан 15 открыт. Сжатие происходит в цилиндрах 2 и 3 , которые соединены между собой. Расширение продолжается в цилиндре 1 до тех пор, пока поршень низкого давления 18 не окажется в верхней мертвой точке, когда передаточный клапан 15 закроется, а передаточный клапан 14 откроется. Расширение продолжается в цилиндрах 1 и 3 , которые теперь соединены вместе, а сжатие продолжается только в цилиндре 2 .Когда поршень 16 в цилиндре 1 и поршень 18 в цилиндре 3 оба достигают нижней мертвой точки, клапан 12 в цилиндре 1 и клапан 9 в цилиндре 3 открываются, и такт выпуска занимает место. Поршень 17 теперь достиг верхней мертвой точки, и происходит воспламенение с последующим расширением. Когда поршень 18 достигает верхней мертвой точки, передаточный клапан 14 и выпускной клапан 9 закрываются, и выпуск продолжается только в цилиндре 1 .Тем временем расширение происходит в цилиндре 2 и в верхней мертвой точке поршня 18 открывается перепускной клапан 15 , и расширение завершается в обоих цилиндрах 2 и 3 . Выпускные клапаны 9 и 13 открываются, и такт выпуска происходит в цилиндрах 2 и 3 . Теперь всасывание происходит в цилиндре 1 при открытом впускном клапане 10 . Когда поршень низкого давления 18 достигает верхней мертвой точки, передаточный клапан 14 и впускной клапан 8 открываются, и всасывание завершается в обоих цилиндрах 1 и 3 .При этом переключающий клапан 15, закрывается, и такт выпуска завершается в цилиндре 2 . Теперь сжатие происходит в цилиндрах 1 и 3 , при этом оба клапана 10 и 11 закрыты до верхней мертвой точки поршня 18 , когда передаточный клапан 14 закрывается и сжатие завершается в цилиндре 1 . Одновременно всасывание начинается в цилиндре 2 и завершается в цилиндрах 2 и 3 , как описано ранее.Это завершает один полный цикл для этой половины двигателя.

Работа цилиндров 1 a , 2 a и 3 a аналогична работе цилиндров 1 , 2 и 3 за исключением того, что сжатие и расширение ходы в этих цилиндрах выполнены так, чтобы иметь место, когда такты всасывания и выпуска происходят в цилиндрах 1 , 2 и 3 . Таким образом, на каждый оборот коленчатого вала 4 производятся четыре равноотстоящих такта.

Работа рычажного механизма 6 , приводимого в действие поршнями низкого давления, теперь будет описана со ссылкой на фиг. 2 a , 2 b , 2 c и 2 d , которые представляют собой схематическое изображение связей, позволяющее объяснить принципы.

Коленчатый вал 4 на РИС. 1 несет кривошип, обозначенный номером 24 на фиг. 2 a , который приводится в движение поршнями 18 и 18 a через шатун 25 и коленчатое устройство 26 , содержащее рычаги или коленчатые рычаги 27 и 27 a для соответствующих поршни, которые повернуты вместе, и к малому концу шатуна в позиции 28 .Внешние концы рычага шарнирно соединены со штоком поршня 30 и 30 a в точках 29 и 29 a . Предполагается, что точка поворота 28, ограничена перемещением только вертикально, а точки поворота 29 и 29 и перемещаются по существу только горизонтально. На фиг. 2 a поршни 18 и 18 a находятся в своей нижней мертвой точке i.е. объем рабочих пространств 20, и 20, , и двигателя максимален, а рычаг 26, полностью повернут или переключается в направлении от коленчатого вала. ИНЖИР. 2 b показывает коленчатый вал, выдвинутый на 90 градусов. Переключатель 26 является прямым или выдвинутым, а поршни 18 и 18 a находятся в верхней мертвой точке, то есть рабочие пространства 20 и 20 a минимальны.

Когда коленчатый вал перемещается в положение 180 градусов, как показано на РИС. 2 c кулачок полностью перегибается по направлению к коленчатому валу, но в остальном ситуация идентична фиг. 2 a с поршнями 18 и 18 a в нижней мертвой точке. В положении 270 градусов, показанном на фиг. 2 d кулачок снова прямой, а поршни 18 и 18 a снова находятся в верхней мертвой точке.Таким образом, за один оборот поршни коленчатого вала 18, и 18, и совершают четыре полных хода, и достигается необходимое удвоение частоты.

Теперь рассмотрим первую пару цилиндров высокого давления, показанных на фиг. 3 a и 3 b . В этом примере поршни 16 и 16 a приводят в движение шатун 34 через коленчатое устройство 36 , содержащее коленчатые рычаги 60 и 60 a , шарнирно соединенные вместе с малым концом шатуна 37 в точке поворота 41 .Переключатель , 36, имеет такие же пропорции, что и на фиг. 2 a . Однако эксцентриситет кривошипа , 34, вдвое меньше, чем эксцентриситет кривошипа 24 на фиг. 2, который приводит в действие систему низкого давления. Следовательно, в исходном положении кривошипа 34 коленчатый рычаг 36 полностью согнут или переключается, а поршни 16 и 16 a находятся в нижней мертвой точке, т.е. пространства 23 и 23 a находятся на максимум.Вращение кривошипа 34 на 180 градусов приводит к тому, что рычаг 36 оказывается прямым или выдвинутым, а поршни 16 и 16 a находятся в верхней мертвой точке, т.е. минимум, как показано на фиг. 3 б . Таким образом, поршни совершают два хода за один оборот коленчатого вала.

Вторая пара цилиндров высокого давления показана на фиг. 4 a и 4 b .В этом примере поршни 17 и 17 a приводят в движение шатун 38 через коленчатое устройство 40 , содержащее коленчатые рычаги 70 и 70 a , шарнирно соединенные вместе с малым концом шатуна 39 в точке поворота 42 . Поршни в этих цилиндрах должны находиться в противофазе с поршнями первой пары цилиндров высокого давления. Это достигается за счет увеличения длины шатуна 39 на ФИГ.4 на удвоенный радиус кривошипа 34 по сравнению с длиной шатуна 37 на фиг. 3. В противном случае связь по фиг. 4 идентичен таковому на фиг. 3. В частности, кривошип , 38, имеет такой же эксцентриситет и фазу, что и кривошип 34 на фиг. 3.

Движение поршней низкого давления не сильно отличается от синусоидального, но в случае поршней высокого давления движение сильно искажено, поскольку поршни остаются в том конце хода, когда коленчатый рычаг прямой.Это выгодно, если мы сделаем так, чтобы при прямом переключателе поршни высокого давления находились в нижней мертвой точке. В этом случае, когда поршень низкого давления находится в верхней мертвой точке и передаточные клапаны работают, поршни высокого давления завершили примерно 70% своего хода от верхней мертвой точки, то есть на 30% от нижней мертвой точки. Таким образом, больший ход расширения происходит в цилиндрах высокого давления, улучшая характеристики крутящего момента двигателя, уменьшая давление в цилиндрах низкого давления, которые, следовательно, могут быть более легкими, и снижая температуру газов, проходящих через передаточный клапан.Точно так же во время сжатия больше работы совершают цилиндры высокого давления.

Конструктивные особенности двигателя теперь будут описаны со ссылкой на фиг. 5-8. Фиг. 6-8 показаны поперечные сечения BB ‘, CC’ и DD ‘, сделанные через двигатель, как показано на фиг. 5. Нумерация компонентов на этих фигурах, где это уместно, такая же, как на схематических фиг. 1-4. Расположение переключателей и связанных с ними рычагов было изменено, чтобы уменьшить пространство, занимаемое системой рычагов.Для компактности желательно уменьшить ход коленчатого вала в два раза по сравнению с ходом поршня. Это достигается соотношением два к одному в рычагах 46 , 46 a , 47 , 47 a и 48 , 48 a . Со ссылкой на фиг. 5 коленчатый вал 4 имеет три кривошипа 34 , 24 и 38 . Кривошип 24 соединен с механизмом, приводимым в действие поршнями низкого давления 18 и 18 a , и имеет удвоенный эксцентриситет кривошипов 34 и 38 , которые приводятся в движение поршнями 16 и 16 a и 23 и 23 a соответственно.Коренные подшипники коленчатого вала 4 для наглядности не показаны. Шатуны 25 , 37 и 39 соединяют кривошипы 24 , 34 и 38 с соответствующими переключателями 26 , 36 и 40 , которые дублируются с обеих сторон каждого соединения стержень для симметрии. Центральная точка каждого рычага 28 , 41 и 42 ограничена перемещением только в основном в вертикальном направлении поворотными рычагами 43 , 44 и 45 , что более четко видно на фиг. .6, 7 и 8 и шарнирно прикреплены своими внешними концами к раме двигателя. Внешние концы клевант 26 , 36 и 40 поворачиваются к нижним концам рычагов 47 и 47 a , 46 и 46 a и 48 и 48 и соответственно. Как и в случае клевант, эти рычаги дублируются с обеих сторон каждого шатуна и закреплены на валах 49 и 49 a , 50 и 50 a и 51 и 51 a , которые прикреплены к раме двигателя.Верхние концы рычагов 46 и 46 a, 47 и 47 a шарнирно закреплены на поршневых штоках 52 и 52 a и 53 и 53 соответственно, как показано на фиг. 6 и 7. Наружные концы поршневых штоков 52 и 52 a прикреплены к поршням 16 и 16 a и внешним концам поршневых штоков 53 и 53 a прикреплены к поршням 54 и 54 и .В случае поршней низкого давления предусмотрено, что левый рычаг приводится в движение правым поршнем и наоборот. Это желательно, поскольку расположение рычагов для передачи движения поршня на коленчатый вал включает изменение фаз по сравнению с соотношением фаз на фиг. 2. Обращаясь к фиг. Поршневые штоки 5 и 8 55 расположены на внешней стороне плеч рычага 47 , но приводятся в движение поршнем 18 a и плечами рычага 47 a имеют поршневые штоки 54 на своей внутренней поверхности и приводятся в движение поршнем 18 .