Назначение кшм двигателя: Кривошипно-шатунный механизм двигателя (КШМ): устройство и принцип работы

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давление расширяющихся газов при такте сгорание — расширение и преобразовывает прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из:

• блока цилиндров с картером;

• головки цилиндров;

• поршней с кольцами;

• поршневых пальцев;

• шатунов;

• коленчатого вала;

• маховика;

• поддона картера.

Блок цилиндров отливают заодно с картером. И он является базисной деталью двигателя, к которой крепятся кривошипно-шатунный, газораспределительный механизмы и все навесные приборы и агрегаты двигателя (рис. 4).

Рис. 4. Головка и блок цилиндров двигателя

Изготовляют его из серого чугуна, реже из алюминиевого сплава силумина. В отливке блок-картера выполнены полости для смывания охлаждающей жидкостью стенок гильз цилиндров. Сами же гильзы могут быть вставными, изготовленными из жаростойкой стали или же отлитыми заодно с чугунным блок-картером. Блоки из алюминиевых сплавов изготовляются только со вставными гильзами. Внутренняя поверхность гильз служит направляющей для перемещения поршня, она тщательно шлифуется и называется зеркалом. Уплотнение гильз осуществляется с помощью колец из специальной резины или меди. Вверху уплотнение гильз достигается за счет прокладки головки цилиндров. Увеличение срока службы гильз цилиндров достигается в результате запрессовки в верхнюю их часть, как работающую в наиболее тяжелых условиях (высокая температура и агрессивная газовая среда), коротких тонкостенных вставок из кислотоупорного чугуна. Этим достигается снижение износа верхней части гильзы в четыре раза.

Снизу картер двигателя закрыт поддоном, выштампованным из листовой стали, уплотненным прокладкой из картона или пробковой крошки. Поддон используется в качестве резервуара для моторного масла и служит защитой картера от попадания грязи и пыли.

Головка цилиндров закрывает цилиндры сверху. На ней размещены детали газораспределительного механизма, камеры сгорания, выполнены отверстия под свечи или форсунки, запрессованы направляющие втулки и седла клапанов. Для охлаждения камер сгорания в головке вокруг них выполнена специальная полость.

Для создания герметичности плоскость разъема между головками и блоком цилиндров уплотнена стальными или сталеасбестовыми прокладками, а крепление осуществляется шпильками с гайками.

Головки отлиты из алюминиевого сплава (AЛ-4) или чугуна. Сверху они накрыты клапанной крышкой из штампованной стали или алюминиевого сплава, уплотненной пробковой или маслобензостойкой резиновой прокладкой.

Двигатели с однорядным расположением цилиндров имеют одну головку цилиндров, двигатели с V-образным расположением имеют отдельные головки на каждый ряд цилиндров, либо на группу из нескольких цилиндров, либо отдельную головку на каждый цилиндр.

Поршень воспринимает давление расширяющихся газов при рабочем такте и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал двигателя. Представляет собой перевернутый днищем вверх цилиндрический стакан, отлитый из высококремнистого алюминиевого сплава.

Поршень имеет днище, уплотняющую и направляющую (юбку) части (рис. 5). Днище и уплотняющая часть составляют головку поршня, в которой проточены канавки для поршневых колец. Днище поршня с головкой цилиндров формируют камеру сгорания и работают в крайне тяжелых температурных условиях из-за недостаточного охлаждения. Для некоторых моделей двигателей поршни изготовляют со вставкой из специального жаропрочного чугуна для верхнего компрессионного кольца и выполняют в днище поршня тороидальные камеры сгорания с выемками для предотвращения касания днища поршня с клапанами. Ниже головки выполнена юбка, направляющая движение поршня. В юбке поршня имеются бобышки с отверстиями под поршневой палец.

Конструкция поршня должна исключать его заклинивание при тепловом расширении работающего двигателя. С этой целью головку поршня выполняют меньшего диаметра, чем юбку, которую изготовляют овальной формы с большой осью, перпендикулярной оси поршневого кольца. В некоторых поршнях юбка имеет разрез, предотвращающий заклинивание поршня при работе прогретого двигателя. На юбку поршня может наноситься коллоидно-графитовое покрытие для предохранения от задиров зеркала цилиндра и улучшения приработки.

Поршневые кольца устанавливаются двух типов: компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца служат для уплотнения поршня в гильзе цилиндра и предот вращения прорыва газов из камеры сгорания в картер двигателя. Маслосъемные кольца служат для снятия излишков масла с зеркала цилиндра и не допускают его попадания в камеру сгорания.

Поршневые кольца изготовляются из белого чугуна, а маслосъемные могут быть выполнены из стали. Для повышения износостойкости верхнее компрессионное кольцо подвергается пористому хромированию, а остальные для ускорения приработки покрыты слоем олова или молибдена.

Кольца имеют разрез (замок) для установки на поршень. Количество компрессионных колец, устанавливаемых на поршнях, может быть неодинаково для различных моделей двигателей, обычно два или три кольца. Маслосъемные кольца устанавливаются по одному на поршень. Они состоят из четырех элементов: из двух стальных разрезных колец, одного стального гофрированного осевого и одного радиального расширителей (рис. 5).

Поршневые кольца могут иметь различную геометрическую форму. Компрессионные кольца могут быть прямоугольного сечения, иметь коническую форму и выточку на верхней внутренней кромке кольца. Маслосъемные кольца также имеют различную форму: коническую, скребковую и пластинчатую с расширителями. Кроме того, маслосъемные кольца имеют сквозные прорези для прохода масла через канавку внутрь поршня. Канавка поршня для маслосъемного кольца имеет один или два ряда отверстий для отвода масла.

Рис. 5. Детали поршневой группы двигателя

Поршневой палец плавающего типа обеспечивает шарнирное соединение поршня с шатуном и удерживается от осевого смещения в бобышках поршня стопорными кольцами. Палец имеет форму пустотелого цилиндра, изготовлен из хромоникелевой стали. Поверхность его упрочнена цементацией и закалена токами высокой частоты.

Шатун служит для соединения поршня с коленчатым валом двигателя и для передачи при рабочем ходе давления расширяющихся газов от поршня к коленчатому валу. Во время вспомогательных тактов от коленчатого вала через шатун приводится в действие поршень.

Шатун (рис. 6) состоит из верхней неразъемной головки с запрессованной втулкой из оловянистой бронзы и разъемной нижней головки, в которую вставлены тонкостенные стальные вкладыши, залитые слоем антифрикционного сплава. Головки шатуна соединяются стержнем двутаврового сечения. Нижняя разъемная головка шатуна с помощью крышки закрепляется на шатунной шейке коленчатого вала. Шатун и его крышки изготовлены из легированной или углеродистой стали.

Крышка обрабатывается в сборе с шатуном. Номер на шатуне и метка на его крышке всегда должны быть обращены в одну сторону. При сборке V-образных двигателей необходимо помнить, что шатуны правого ряда цилиндров обращены номерами назад по ходу автомобиля, а левого ряда — вперед и совпадают с надписью на поршне

«Вперед».

Нижняя головка шатуна и крышка соединяются болтами и шпильками со специальными стопорными шайбами. Гайки имеют резьбу несколько отличную от резьбы шпилек и болтов, что обеспечивает самостопорение резьбового соединения. Вкладыши нижней головки шатуна выполнены из стальной или сталеалюминиевой ленты, покрытой антифрикционным слоем. В качестве покрытия используют свинцовые сплавы, свинцовистую бронзу или алюминиевый сплав АМО-1-20. От проворачивания в нижней головке шатуна вкладыши удерживаются выступами (усиками), которые фиксируются в канавках, выфрезерованных в шатуне и его крышке. Коленчатый вал воспринимает усилия, передаваемые шатунами от поршней, и преобразует их в крутящий момент, который через маховик передается агрегатам трансмиссии автомобиля.

Рис. 6. Шатун

Коленчатый вал (рис. 7) состоит из шатунных и коренных шеек, соединенных щеками с противовесами, фланца для крепления маховика. На переднем кольце коленчатого вала (носок) имеются шпоночные пазы для закрепления распределительной шестерни и шкива привода вентилятора, а также отверстие для установки храповика пусковой рукоятки. Шатунная шейка со щеками образует кривошип (или колено) вала. Расположение кривошипов обеспечивает равномерное чередование рабочих ходов поршня в различных цилиндрах.

Коленчатые валы штампуют из стали или отливают из высокопрочного магниевого чугуна. Шейки выполняются полыми для уменьшения центробежных сил и используются как грязеуловители для моторного масла. Шейки коленчатого вала шлифуют и полируют, поверхность закаливается токами высокой частоты. Щеки вала имеют сверления для подвода масла к трущимся поверхностям коренных и шатунных шеек коленчатого вала.

Коленчатые валы, у которых каждая шатунная шейка имеет с двух сторон коренные шейки, называются полноопорными.

Продольное перемещение коленчатого вала при его тепловом расширении ограничивается упорными сталебаббитовыми шайбами, которые устанавливаются по обе стороны первого коренного подшипника или четырьмя сталеалюминиевыми полукольцами, установленными в вытачке задней коренной опоры вала.

Рис. 7. Коленчатый вал\

Для предотвращения утечки масла на концах коленчатого вала устанавливаются маслоотражатели и сальники. Предусматриваются также маслосгонные спиральные канавки и маслоотражательный буртик.

Вкладыши коренных подшипников имеют такую же конструкцию, как и вкладыши шатунных подшипников. У двигателей с блоками, выполненными из алюминиевых сплавов, крышки коренных подшипников выполняют из чугуна для предотвращения заклинивания коленчатого вала при низких температурах.

Крышки коренных подшипников растачивают совместно с блоком цилиндров и при сборке двигателя их устанавливают только на свои места, не меняя положения.

Маховик служит для уменьшения неравномерности работы двигателя, вывода поршней из мертвых точек, облегчения пуска двигателя и способствует плавному троганию автомобиля с места.

Маховик представляет собой массивный диск, отлитый из чугуна, на обод которого напрессован стальной зубчатый венец, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя. Для исключения нарушения установочной балансировки маховик крепится болтами к фланцу коленчатого вала на несимметрично расположенных

штифтах.

Поддон картера является резервуаром для моторного масла и предохраняет картер двигателя от попадания пыли и грязи.

Поддон штампуют из листовой стали или отливают из алюминиевых сплавов. Для герметизации плоскости разъема между картером и поддоном устанавливают пробковые

или маслобензостойкие прокладки. Поддон крепится болтами или шпильками.

Крепление двигателя к раме или несущему кузову должно быть надежным и амортизировать толчки, возникающие при работе двигателя и движении автомобиля. В качестве опор применяют специальные кронштейны (лапы), под которые устанавливают одну или две резиновые подушки или пружины. Двигатели могут быть закреплены на раме в трех или четырех точках. Часто для фиксации двигателя используются тяги или скобы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Для чего служит кривошипно-шатунный механизм?

2. Из каких основных деталей состоит кривошипно-шатунный механизм?

3. Назвать основные детали поршневой группы и описать их устройство.

4. Как устроены шатун и коленчатый вал ?

5. Каким образом осуществляется крепление двигателя на автомобиле?

Состав и устройство узлов КШМ — Студопедия

КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ

1. Назначение КШМ и принцип работы.

2. Состав и устройство узлов КШМ.

1. Назначение КШМ и принцип работы.

Определение: механическая передача передающая энергию с преобразовани­ем видов движения.

В соответствие с общей классификацией машин и механизмов — кривошипно-ползунковый механизм (КПМ).

Назначение: КШМ служит для преобразования поступательного движения поршня под действием энергии расширения продуктов сгорания топлива во вра­щательное движение коленчатого вала.

Принцип действия: четырехтактный поршневой двигатель состоит из ци­линдра и картера, который снизу закрыт поддоном. Внутри цилиндра перемеща­ется поршень с уплотнительными (компрессионными) кольцами. Поршень через поршневой палец и шатун связан с коленчатым валом, который вращается в ко­ренных подшипниках, расположенных в картере. Сверху цилиндр накрыт голов­кой с клапанами, открытие и закрытие которых строго согласовано с вращением коленчатого вала. Перемещение поршня ограничивается двумя крайними поло­жениями, при которых его скорость равна нулю: верхней и нижней мертвой точ­кой. Безостановочное движение поршня через мертвые точки обеспечивается ма­ховиком, имеющим форму диска с массивным ободом.

Состав и устройство узлов КШМ.

Состав: все детали КШМ делятся на подвижные (рис.1) и неподвижные (рис. 2). К неподвижным (детали остова двигателя )относятся: картер, блок цилиндров, головка блока цилиндров и соединяющие их детали (рис. 2, 3), к подвижным — поршень с пальцем и кольцами, шатун, коленчатый вал и маховик.

Блок цилиндров является основой двигателя. Большая часть навесного обо­рудования двигателя монтируется на блоке цилиндров.

По форме блока цилинд­ров ДВС классифицируют:

— рядный двигатель: цилиндры располагаются последовательно в одной плос­кости; ось цилиндров вертикальна, под углом или горизонтальна ; число цилинд­ров — 2, 3, 4, 5, 6, 8;

— V-образный двигатель: цилиндры располагаются в двух плоскостях с обра­зованием конструкции V — образной формы; угол развала — от 30° до 90°; число цилиндров 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 24;

— VR-образный двигатель: рядно-смещенное расположение цилиндров в шахматном порядке с углом развала 15°. Очень узкие V-образные двигатели тако­го типа долгое время делала итальянская фирма “Lancia”, и ее опыт используется концерном “Volkswagen”;

— W-образный двигатель: два рядно-смещенных блока VR, объединенных в V-образную конфигурацию с углом развала 72 °С. W8-Volkswagen Passat, W12- VW Phaeton и Audi A8, W16-Bugatti EB 16.4 Veyron;

— оппозитный двигатель: противолежащие друг другу цилиндры располага­ются горизонтально, число цилиндров — 2,4,6. Subaru обозначает свои оппозитные двигатели индексом «B» (Boxer), добавляя к нему цифру «4» или «6», в зависимо­сти от числа цилиндров.

Нумерация цилиндров начинается от носка коленвала, а при двух-, и четы­рехрядном расположении цилиндров — слева, если смотреть со стороны носка ко­ленвала ( за исключением «РЕНО»). Направление вращения коленвала — правое, то есть по часовой стрелке, если смотреть с носка коленвала (за исключением Honda, Mitsubishi).

В конструкцию блока входят гильзы цилиндров, рубашка охлаждения и гер­метизированные масляные полости и каналы. Во внутренних полостях блока цир­кулирует жидкость системы охлаждения, там же проходят и масляные каналы системы смазки двигателя. Блок имеет монтажные и опорные поверхности для ус­тановки вспомогательных устройств.

Картер служит опорой для подшипников, на которых вращается коленчатый вал. Обычно выполняется заодно с блоком цилиндров. Такая конструкция называ­ется блок-картер. Снизу картер закрывается поддоном, в котором обычно хранит­ся запас масла.

Чаще картер и блок цилиндров отливают как одно целое. Если картер изготовляют отдельно, то к нему крепят или отдельные цилиндры, или блок цилиндров. Блок-картер совре­менного поршневого двигателя — это наиболее сложная и дорогая деталь. Он обладает большой жесткостью. В зависимости от вос­приятия нагрузки различают силовые схемы с несущими цилиндрами, с несущим блоком цилиндров, с несущими силовыми шпильками.

В первой схеме под действием сил давления газов стенки цилиндров и рубашки охлаждения испытывают напряжение разрыва. Во второй схеме, получившей наибольшее распространение, нагрузки восприни­маются стенками цилиндров и рубашки охлаждения, поперечными пе­регородками картера. В этой схеме часто используют сменные гиль­зы «мокрые» или «сухие» (рис. 3).

Рис. 1. Подвижные детали КШМ

Рис. 2. Неподвижные детали ДВС

В этом случае основную нагрузку несут стенки рубашки охлаждения. Конструкция в целом оказывается менее жесткой. В третьей схеме растягивающие нагрузки воспри­нимаются силовыми шпильками, а цилиндр (или блок цилиндров) оказывается сжатым.

Рис. 3. Гильза цилиндров (а) и схемы по­садки мокрой (б) и сухой (в) гильз

При работе силы давления газов, растягивая шпильки, разгружа­ют цилиндр. Блок-картер служит базовой деталью, на нем размеща­ются все навесные агрегаты, механизмы и системы двигателя. Блок- картер воспринимает все силы, развивающиеся в работающем двига­теле, отдельные его элементы подвергаются значительному местному нагреву, он подвержен действию колебаний, а те его элементы, кото­рые сопрягаются с подвижными деталями двигателя, в процессе экс­плуатации сильно изнашиваются.

При длительной работе блок-кар­тер коробится из-за деформаций, действия силовых и тепловых нагрузок и структурных изменений в материале. Как следствие, теря­ются параллельность осей цилиндров, перпендикулярность осей ци­линдров к оси коленчатого вала, возникают другие нарушения макро­геометрии блока картера, что весьма нежелательно из-за увеличения трения, износа и даже выхода из строя всего двигателя.

Головка цилиндра (рис. 4) обеспечивает герметизацию верхней части ци­линдра. Совместно с днищами поршней, образует камеру сгорания. Обычно уста­навливается одна головка для всех цилиндров рядного и VR-образного, или две — для V, W и оппозитного двигателя. Она крепится к блоку цилиндров и, при работе составляет с ним единое целое. Уплотнение стыка обеспечивается прокладкой.

На большинстве ДВС в головке размещается привод клапанов, сами клапаны, свечи зажигания или накаливания, форсунки. Так же, как и в блоке цилиндров — имеются жидкостные и масляные каналы и полости.

Головки цилиндров подвержены действию максималь­ных сил давления газов, контактируют с нагретыми газами.

Рис. 4. Головка блока цилиндров: а) вид сверху, б) вид снизу

Для изготовления блок-картеров и головок цилиндров использу­ют серые или легированные чугуны марок СЧ 15-32, СЧ 21-40 и алюминиевые сплавы. Чугуны содержат около 3-4% углерода, ле­гирующие элементы (марганец, хром, никель, титан, медь, молибден), примеси серы и фосфора, кремний. Твердость чугунов составляет 230-250 по Бринеллю. Для све­дения к минимуму в про­цессе эксплуатации дефор­мации блока применяют операцию искусственного старения отливок перед механической обработкой.

Стенки блока цилиндров при работе двигателя ис­пытывают циклические на­пряжения изгиба. Обычно стремятся уменьшить ам­плитудные значения на­пряжения, что достигается путем оребрения поперечных стенок. Что­бы снизить упругие остаточные деформации постелей коренных под­шипников коленчатого вала, обеспечить их соосность и улучшить работу кривошипно-шатунного механизма, часто вводят силовые свя­зи между крышками коренных опор и стенками блока.

Очень важно при сборке, изготовлении или ремонте снизить так называемые монтажные деформации гильзы в сборе с блоком. Повы­шенные монтажные деформации гильзы, как свидетельствует опыт эксплуатации дизелей Д-37Е, ЯМЗ-236 и др., приводят к повы­шенному трению и преждевременному износу гильзы. Равномерность деформаций достигается путем обеспечения примерного равенст­ва деформаций участка блока при затяжке каждой шпильки, а их минимизация — путем увеличения жесткости гнезда, в котором раз­мещается шпилька. Блоки цилиндров и гильзы двигателей с водяным охлаждением подвержены кавитационному износу.

Причиной воз­никновения кавитации стенок блока цилиндров и гильз являются ин­тенсивные вибрации, возникающие при осуществлении рабочего про­цесса и ударах. Во избежание кавитационных износов в блоке цилинд­ров размещают антикавитационную защиту (например, в двигателе ЯМЗ), представляющую собой специальное антикавитационное пло­ское резиновое кольцо, устанавливаемое с натягом на гильзе и попада­ющее вместе с гильзой при сборке в выточку в блоке и гильзе. Как правило, при демонтаже узел разрушается, поэтому в эксплуатации при переборках его нужно заменять новым. Равномерного распре­деления нагрузок добиваются также во всех элементах головки блока цилиндров.

Особое внимание уделяют совершенствованию технологии литья головок и блоков цилиндров, чтобы снизить нарушение размеров отливок, избежать отбеливания чугуна, обеспечить точность и ста­бильность литья. Должным образом доведенная конструкция блока цилиндров и головки обеспечивает наработку 8000 моточасов и более.

Важный элемент конструкции — прокладка головки блока ци­линдров, обеспечивающая плотное соединение головки и блока ци­линдров и препятствующая прорыву газов из камеры сгорания при работе двигателя. Про­кладки делают цельноме­таллическими из меди или алюминия, тонкого сталь­ного листа (набора тонких листов), а также из листов графитизированного асбес­тового картона, положен­ных на стальную сетку.

Металлические проклад­ки используют в дизелях с жесткими блоками и го­ловками и при большой силе затяжки шпилек. Ас­бестовые прокладки при­меняют в карбюраторных двигателях, а также в ди­зелях. Шпильки, которыми притягивают головки и прокладку к блоку цилинд­ров, изготовляют из угле­родистых и легированных сталей. Нижняя часть кар­тера (поддон) в двигателях не является несущей. Ее отливают из алюминиевого сплава или штампуют из тонкого стального листа. Поддон обычно служит ванной для масла, в нем размещают маслоприемные устройства, успокоители против разбрызгивания. Устанавливают его на про­кладках для предотвращения вытекания масла.

Шпильки подвергают расчетам на прочность на знакопеременные нагрузки. Оценки напряжений в элементах головок и блоков цилинд­ров по формулам сопротивления материалов носят условный харак­тер. Лишь в последние годы, после того как был развит метод конеч­ных элементов, стала возможной постановка задачи о расчетах на прочность таких сложных по конфигурации деталей, как блок цилинд­ров и головка. Расчеты эти требуют применения мощных вычислитель­ных машин. Традиционно заводы-изготовители много времени и сил затрачивают на экспериментальное определение характеристик на­дежности, вибрационной стойкости деталей остова.

назначение и устройство, обслуживание и ремонт

Двигатель – пожалуй, самый ответственный агрегат в автомобиле. Именно он вырабатывает крутящий момент для дальнейшего движения машины. В основе конструкции ДВС лежит кривошипно-шатунный механизм. Назначение и устройство его будет рассмотрено в нашей сегодняшней статье.

Конструкция

Итак, что это за элемент в двигателе?

Данный механизм воспринимает энергию давления газов и преобразует его в механическую работу. КШМ двигателя внутреннего сгорания объединяет в себе несколько составляющих, а именно:

• поршень;
• шатун;
• коленчатый вал со вкладышами;
• кольца и втулки.

В совокупности они образуют цилиндро-поршневую группу. Каждая деталь кривошипно-шатунного механизма делает свою работу. При этом элементы взаимосвязаны между собой. Каждая деталь имеет свое устройство и назначение. Кривошипно-шатунный механизм должен выдерживать повышенные ударные и температурные нагрузки. Это обуславливает надежность силового агрегата в целом. Далее мы подробно расскажем о каждой из перечисленных выше составляющей.

Поршень

Данная деталь кривошипно-шатунного механизма воспринимает давление расширяющихся газов после воспламенения горючей смеси в камере. Поршень изготавливается из сплавов алюминия и осуществляет возвратно-поступательные движения в гильзе блока. Конструкция поршня объединяет в себя головку и юбку. Первая может иметь разную форму: вогнутую, плоскую или выпуклую.

На 16-клапанных двигателях ВАЗ зачастую используются поршни с выемками. Они служат для предотвращения столкновения головки поршня с клапанами в случае обрыва ремня ГРМ.

Кольца

Также в конструкции есть кольца:

• маслосъемное;
• компрессионные (две штуки).

Последние препятствуют утечкам газов в картер двигателя. А первые служат для удаления излишков масла, что остается на стенках цилиндра при осуществлении хода поршня. Чтобы поршень соединился с шатуном (о нем мы расскажем ниже), в его конструкции также предусмотрены бобышки.

Шатун

Работа кривошипно-шатунного механизма не обходится без этого элемента. Шатун передает толкательные усилия от поршня на коленвал. Данные детали машин и механизмов имеют шарнирное соединения. Обычно шатуны изготавливаются путем ковки или штамповки. Но на спортивных двигателях используются титановые литые элементы. Они более устойчивы к нагрузкам и не деформируются в случае большого толчка.

• верхней головки;
• стрежня;
• нижней головки.

Вверху данный элемент соединяется с поршнем при помощи пальца. Вращение детали осуществляется в тех самых бобышках. Такой тип пальца называется плавающим. Стержень у шатуна имеет двутавровое сечение. Нижняя часть является разборной. Это нужно для того, чтобы производить его демонтаж с коленчатого вала в случае неисправностей. Нижняя головка соединяется с шейкой коленчатого вала. Устройство последнего мы рассмотрим прямо сейчас.

Коленчатый вал

Данный элемент является основной составляющей в устройстве кривошипно-шатунного механизма. Назначение его в следующем. Коленчатый вал воспринимает нагрузки от шатуна. Далее он преобразует их в крутящий момент, который впоследствии передается на коробку через механизм сцепления. На конце вала закреплен маховик. Именно он является заключительной частью в конструкции двигателя. Может быть одно- и двухмассовым. На конце имеет зубчатый венец. Он нужен для зацепления с шестерней стартера в случае запуска двигателя. Что касается самого вала, он изготавливается из высокопрочных сортов стали и чугуна. Элемент состоит из шатунных и коренных шеек, что соединяются «щеками». Последние вращаются во вкладышах (подшипники скольжения) и могут быть разъемными. Внутри щек и шеек есть отверстия для подачи масла. Смазка проникает под давлением от 1 до 5 Бар, в зависимости от нагруженности ДВС.

Во время работы двигателя может возникать дисбаланс вала. Чтобы его предотвратить, в конструкции предусмотрен гаситель крутильных колебаний. Он являет собой два металлических кольца, что соединяются через упругую среду (моторное масло). На внешнем кольце гасителя имеется ременной шкив.

Типы ЦПГ

На данный момент существует несколько разновидностей цилиндропоршневой группы. Наиболее популярная – рядная конструкция. Она применяется на всех 4-цилиндровых двигателях. Также есть рядные «шестерки» и даже «восьмерки». Данная конструкция предполагает размещение оси цилиндров в одной плоскости. Рядные двигатели отличаются высокой сбалансированностью и малой вибрацией.

Существует также и V–образная конструкция, которая пошла от американцев. Схема кривошипно-шатунного механизма V-8 представлена ниже на фото.

Как видите, здесь цилиндры располагаются в двух плоскостях. Обычно они находятся под углом от 75 до 90 градусов относительно друг друга. Благодаря такой конструкции, можно существенно сэкономить место в подкапотном пространстве. Примером могут послужить 6-цилиндровые моторы от «Опель» С25ХЕ. Этот V-образный двигатель без проблем размещается под капотом поперечно. Если взять рядную «шестерку» от переднеприводного «Вольво», она будет заметно скрадывать место под капотом.

Но за компактность приходится платить меньшей виброустойчивостью. Еще одна схема размещения цилиндров – оппозитная. Практикуется на японских автомобилях «Субару». Оси цилиндров размещены тоже в двух плоскостях. Но в отличие от V-образной конструкции, здесь они находятся под углом 180 градусов. Основные плюсы – низкий центр тяжести и отличная балансировка. Но такие двигатели очень дорогие в производстве.

Ремонт и обслуживание кривошипно-шатунного механизма

Обслуживание любого КШП предполагает лишь регулярную замену масла в двигателе. В случае ремонта уделяется внимание следующим элементам:

• Кольцам поршней. При залегании они меняются на новые.
• Вкладышам коленчатого вала. При существенной выработке или проворачивании подшипника скольжения – замена на новый.
• Поршневым пальцам. Они тоже имеют выработку.
• Самим поршням. При детонации возможен прогар головки, что влечет за собой снижение компрессии, троение, жор масла и прочие неполадки с двигателем.

Зачастую подобные неисправности возникают при несвоевременной замене масла и фильтра, а также при использовании низкооктанового бензина. Также ремонт КШМ может понадобится при постоянных нагрузках и при высоком пробеге. Детали машин и механизмов обычно имеют высокий запас прочности. Но есть случаи, когда вкладыши проворачивало уже на 120 тысячах километров, прогорали клапаны и поршни. Все это является следствием несвоевременного обслуживания силового агрегата.

Итак, мы выяснили, что являет собой кривошипно-шатунный механизм, из каких элементов он состоит.

устройство, назначение и принцип работы

Содержание статьи

Устройство механизма

Классический кривошипно-шатунный механизм был известен ещё в Древнем Риме. Использовался похожий принцип в Римской пилораме, только там вращение, под воздействием течения реки, водяного колеса превращалось в возвратно-поступательное движение пилы.

В паровых машинах также использовался КШМ, похожий на использующийся сейчас в автомобильных двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Только в нём поршень был соединён с шатуном через шток и цилиндр низкого давления. Схожая конструкция используется иногда в ДВС и по сей день.

В так называемых крейцкопфных двигателях поршень жёстко соединён с крейцкопфом – деталью, движущейся по неподвижным направляющим в одном измерении, как и поршень, через шток, а далее по привычной схеме – шатун с коленвалом. Это позволяет увеличить рабочий ход поршня, а иногда делает цилиндр двусторонним, в таких конструкциях добавлена ещё одна камера сгорания. Такой тип КШМ применяется чаще всего в судовых дизелях и другой крупной технике.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из двух основных групп деталей – подвижных и неподвижных.

1. К подвижным частям КШМ относятся следующие детали: поршни, которые вместе с кольцами и пальцами объединены в поршневую группу, шатуны, коленчатый вал (в просторечном сокращении — коленвал), подшипники коленвала и маховик.
2. Неподвижные – это картер, объединённый с блоком цилиндров, гильзы цилиндров, головка блока цилиндров. Также к ним относятся поддон (нижний картер), полукольца коленвала, картер маховика и сцепления, а также кронштейны и детали крепежа.

Иногда выделяют и цилиндропоршневую группу, в которую входит поршневая и гильза цилиндра.

Блок цилиндров

Блок цилиндров сейчас неотделим от картера блока. Так, кстати, было не всегда – на старых двигателях (у «Запорожца», например) они могли быть изготовлены раздельно. Именно картер вместе с блоком цилиндров – основной узел конструкции двигателя автомобиля.

Внутри блока и происходит вся полезная работа двигателя. К блоку цилиндров крепятся внизу — нижний картер (поддон), сверху — головка блока, сзади — картер маховика, топливная, выпускная системы и другие детали двигателя. Сам блок прикреплён к шасси автомобиля через специальные «подушки».

Материал, из которого изготовлена эта важная часть двигателя – чаще всего либо алюминий, либо чугун. На спортивных автомобилях могут применяться и композитные материалы. В блок запрессованы съёмные гильзы, которые облегчают ход поршней и ремонтопригодность блока – то есть его расточку под «ремонтные» поршни и кольца. Гильзы делают из чугуна, стали или композитных сплавов. Существует два вида гильз:

• «сухие» — когда внешняя поверхность гильз не омывается охлаждающей жидкостью;
• «мокрые» — когда гильзу снаружи охлаждает поток жидкости.

Каждый вариант имеет свои достоинства и недостатки.

Поршни

Поршень – это металлическая деталь, которая имеет форму стакана, и в некоторых автопредприятиях водители и автослесари со стажем старые поршни, очищенные от нагара, в качестве стаканов и использовали. Однако основное его предназначение, естественно, не в этом, а для того, чтобы преобразовывать потенциальную энергию давления и термическую энергию температуры газов в кинетическую энергию вращения коленчатого вала в момент рабочего хода.

Во время тактов впуска он служит в качестве насоса, затягивающего воздух или горючую смесь, в ходе такта сжатия сжимает её, а в ходе такта выпуска — помогает удалению отработанных газов. Во время рабочего хода (точнее, чуть раньше) смесь воспламеняется (или форсунка впрыскивает топливо на дизельных двигателях), и горящие газы давят на поршень, заставляя его выполнять работу по преобразованию термической энергии в кинетическую.

Поршень современного автомобильного двигателя выполнен чаще всего из сплавов на основе алюминия. Они обеспечивают хороший отвод лишнего тепла, к тому же довольно лёгкие.

Составные части поршня автомобильного двигателя – это днище, уплотняющяя часть и юбка. Поршень соединяется с шатуном при помощи находящегося в юбке пальца. Для обеспечения плотности соединения поршня со стенкой цилиндра применяются поршневые кольца.

Поршневые кольца

Это плоские незамкнутые (с разъёмом в несколько десятых долей миллиметра) стальные или чугунные кольца, надеваемые в специальные канавки на уплотнительную часть поршня. Они служат для нескольких целей:

1. Уплотнение. Качественные, неизношенные кольца повышают компрессию (давление в цилиндре).
2. Теплопередача. Компрессионные кольца передают лишнее тепло гильзе цилиндра, предотвращая перегрев двигателя.
3. Не пропускают моторное масло из картера в камеру сгорания, но оставляют на стенках гильзы небольшой слой масла для смазки цилиндра. Самое нижнее кольцо называется маслосъёмным. Его конструкция специально разработана под эту задачу.

Поршневые пальцы

Поршневой палец нужен для того, чтобы связать поршень с шатуном. Он находится во внутренней части юбки поршня и представляет собой металлический цилиндр, отдалённо похожий на палец (отсюда и название). Шатун не крепится жёстко на пальце, ведь надо обеспечивать максимально ровную передачу крутящего момента от поршня к шатуну и далее. Выполнены пальцы обычно из легированной стали.

Пальцы делятся на фиксированные и плавающие. Фиксированный жёстко прикреплён к юбке поршня, и двигается на нём только шатун, а плавающий палец как в поршневой юбке, и на шатуне может крутиться. Сейчас в конструкциях автомоторов преобладают плавающие пальцы, обеспечивающие более полную и плавную передачу крутящего момента и снижающие нагрузку на детали КШМ.

Шатун

Для того, чтоб передать крутящий момент с поршня на коленвал, служит шатун, соединяющий две этих важных детали. Для того, чтобы ремонт шатуна не вызывал особых трудностей, в нём применяются специальные вкладыши, фактически разборный подшипник скольжения, хотя в некоторых двигателях с малой скоростью вращения коленвала по-прежнему применяются баббитовые вкладки, а в быстроходных моторах в обеих головках шатуна (как нижней, так и верхней) установлены подшипники качения. По форме шатун похож на рычаг или гаечный ключ с двутавровым сечением. Его верхняя, обычно неразъёмная головка соединяет его с пальцем поршня, а нижняя, разъёмная соединяет шатун с коленчатым валом. Делают шатуны чаще всего из легированной, иногда из углеродистой стали.

Коленчатый вал

Коленчатый вал, или сокращённо коленвал – одна из важнейших деталей мотора, впрочем, лишних деталей не бывает. Он имеет форму вала с «искривлениями» в сторону, к которой через оси прикреплены шатуны двигателя. Он состоит из следующих деталей:

1. Шейки. Они нужны для того, чтобы закрепить коленвал на картере и шатуны на нём. Подразделяются на коренные и шатунные. На коренных крепится к картеру сам коленчатый вал, на шатунных шейках к коленвалу крепятся шатуны (читайте также о вкладышах коренных и шатунных).
2. Щёки – они и являются своего рода «коленями» коленчатого вала, именно они крутятся вокруг оси коленчатого вала. Щёки коленвала соединяют коренные и шатунные шейки.
3. Передняя выходная часть вала. К ней присоединены шкивы отбора мощности для привода через ремень, цепь или шестерни распредвала, системы охлаждения генератора и других агрегатов.
4. Задняя выходная часть вала. Она соединена с маховиком и служит для отбора мощности для «основного предназначения» автомобиля – для движения.

В конструкции коленчатого вала также предусмотрены дополнительные детали, например, противовесы, предназначенные для компенсации вибраций вала, возникающих при ударных нагрузках.

Коленчатые валы чаще всего изготавливаются либо из стали, либо из высококачественного лёгкого чугуна. Чугунные коленвалы изготавливаются при помощи литья, стальные – при помощи штамповки.

Картер двигателя

Картер, отливаемый вместе с блоком цилиндров – основная деталь двигателя автомобиля, можно сказать, что рама двигателя. Именно на картере закреплены основные части двигателя, в нём крутится коленчатый вал, в цилиндрах двигаются поршни и происходит непосредственный процесс превращения энергии сгорания топлива в энергию вращения колёс вашего автомобиля.

Ещё картер является основным местом для размещения моторного масла, которое смазывает двигатель. Для хранения масла также предназначен поддон – нижняя часть картера.

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма

Во время основного такта работы автомобильного двигателя – рабочего хода (расширения), горящие газы давят на поршень, а тот двигается вниз — от верхней мёртвой точки к нижней, тем самым передавая энергию посредством пальца и шатуна на коленчатый вал. Шатун может ограниченно поворачиваться и вокруг оси пальца поршня, и вокруг шатунной шейки коленвала, и таким образом поступательное движение поршня превращается во вращательное.

Стоит заметить, что при остальных тактах коленчатый вал через шатун, наоборот, сообщает возвратно-поступательное движение поршню. Где он его берёт? Из «рабочих» цилиндров, энергии коленвала и маховика, а при запуске – стартера.

Неисправности, возникающие при работе КШМ и их причины

Неполадки и поломки в кривошипно-шатунном механизме могут произойти в самых разных его узлах. Чтобы свести риск возникновения этих неприятностей до минимума, необходимо знать, отчего они происходят. Чаще всего это нагар на деталях и их износ. Наиболее часто происходят поломки КШМ от использования некачественного автомобильного топлива и масла. Особенно это чревато для дизелей, которые требовательны к качеству горюче-смазочных материалов, что может вывести из строя не только КШМ. Редкая смена масла, несвоевременная замена топливных, воздушных и масляных фильтров – всё это также несёт потенциальную угрозу поломок. Может послужить причиной неисправности перегрев двигателя, а также утечка и снижение уровня моторного масла в двигателе.

Перегрев двигателя может привести даже к заклиниванию. Чтобы этого не случилось, заливайте качественную охлаждающую жидкость и следите за состоянием системы охлаждения.

Бывает, что проблема в системе питания или в зажигании. Тогда смесь сгорает не полностью или неравномерно.

Ещё одна распространённая причина поломок – это использование некачественных запчастей. Не покупайте фейк и пользуйтесь услугами проверенных автосервисов.

Перечень неисправностей КШМ

Главные неприятности, которые могут случится с кривошипно-шатунным механизмом:

1. Как шатунные, так и коренные шейки коленчатого вала подвержены износу и механическим повреждениям.
2. Износ, механические повреждения и даже расплавление могут угрожать и вкладышам (подшипникам) шеек коленвала.
3. «Болезни» поршневых колец – это закоксовывание не до конца сгоревшими продуктами горения (углеводороды окисляются только до углерода), их залегание и даже поломки, что может привести к фатальным последствиям.
4. Цилиндропоршневая группа также подвержена износу. В современных «движках» это не так заметно, всё-таки они созданы по последнему слову техники, но у каждой детали имеется конечный ресурс.
5. На днище поршня может отложиться нагар.
6. В деталях могут появиться трещины, они могут прогореть, обломиться и даже расплавиться.
7. Двигатель может даже заклинить.

Признаки наличия неисправностей в работе КШМ

Могут насторожить посторонние стуки в двигателе. Возможно, это связано с детонацией или вам попалось не слишком качественное топливо. Последствия как детонации, так и некачественного топлива могут быть печальными. Звук при детонации более звонкий, а вот глухой звук может свидетельствовать о том, что износились шейки коленвала. Если же он совсем звонкий и происходит не только при резком увеличении оборотов (например, если вы быстро тронулись с места), то вполне возможно, что вкладыши шейки коленвала начинают плавиться. Возможно, причиной масляное голодание, но так или иначе – в сервис.

Также многое может сказать дым из двигателя. Если он сизый, то значит, что в камеру сгорания попадает масло. Возможно, виной тому маслосъёмные колпачки ГРМ, а возможно, проблема в поршневых кольцах. Накопление нагара на поршнях и цилиндрах приводит к увеличению трения и повышенному износу деталей. Если проблема в кольцах, то будет снижена компрессия, хотя понижение компрессии может быть связано и с другими причинами.

Обслуживание КШМ

Прежде всего, общие советы: «машина любит ласку, чистоту и смазку». Следует вовремя проверять уровень масла, не допускать перегрева двигателя и заправляться только качественным горючим. Серьёзные проблемы с КШМ решаются только в автосервисе. Разумеется, есть автолюбители, которые самостоятельно могут расточить цилиндр до ремонтного размера, но это всё же характерно для не самых новых автомобилей.

В «закоксованных» двигателях можно провести раскоксовку, которая делается как с разбором двигателя, так и при помощи специальных средств – без такового. Однако, подобные манипуляции лучше доверить профессионалам. Соблюдайте сроки ТО.

Заключение

Кривошипно-шатунный механизм – это важнейший агрегат в автомобиле. От его функционирования зависит состояние всего автомобиля и настроение его владельца. Следите за его технической исправностью, и двигатель будет работать долго, радуя вас мощностью и экономичностью.

Пожалуйста, оцените этот материал!

Если Вам понравилась статья, поделитесь ею с друзьями!

Какова цель прокладок двигателя?

Предполагается, что более 250 отдельных компонентов составляют типичные двигатели внутреннего сгорания, используемые в современных легковых и грузовых автомобилях и внедорожниках. Но знаете ли вы, что одним из наиболее важных компонентов являются прокладки, которые установлены между двумя другими частями? Хотя они имеют небольшие размеры и не особенно сложны, они жизненно важны для работы двигателя.

Существует несколько различных прокладок, которые используются в различных частях двигателя.Некоторые прокладки находятся внутри двигателя, в то время как другие соединяют двигатель с опорными компонентами, такими как впускной коллектор, выпускной коллектор и водяные насосы. Их основная задача — не допускать попадания мусора в двигатель, поддерживать постоянное внутреннее давление и хранить масло и другие жидкости внутри двигателя. Вот самые важные прокладки на вашем двигателе и почему они важны для поддержания его работы.

Прокладки головки цилиндров

Часто называемая просто прокладкой головки блока цилиндров, прокладка головки блока цилиндров предотвращает попадание дымовых газов в систему охлаждения.Они обычно изготавливаются из меди и располагаются между [головкой цилиндров] (https://www.yourmechanic.com/article/how-to-clean-cylinder-heads-by-spencer-clayton] и блоком двигателя. Толщина прокладки головки может повлиять на степень сжатия внутри камеры сгорания. На более старых автомобилях прокладки головки имеют «срок годности» и изнашиваются, особенно ближе к краям камеры сгорания из-за сильного нагрева. давление внутри камеры сгорания и привести к потенциальной неисправности двигателя.

Несмотря на то, что современные прокладки головок имеют гораздо лучшую конструкцию, одна из проблем, с которой они сталкиваются, заключается в повреждении при перегреве. При повреждении прокладки головки головки охлаждающая жидкость просочится в камеру сгорания и смешается с моторным маслом. Это может привести к значительному повреждению двигателя и потребует полной реконструкции или замены двигателя.

Прокладки впускного и выпускного коллектора

Прокладка впускного коллектора регулирует температуру внутри камеры и предотвращает выход воздуха во время сгорания.Это гарантирует, что топливная смесь имеет необходимое количество кислорода для эффективной работы двигателя. Выпускной коллектор аналогичен, но установлен между головкой цилиндров и выпускным коллектором. Когда эти прокладки выходят из строя, они могут создавать проблемы со сжатием и снижать эффективность двигателя. Как правило, эти прокладки не выходят из строя, если транспортное средство должным образом обслуживается с обычным обслуживанием

Прокладки коренных подшипников

Прокладка главного подшипника предназначена для удержания масла в масляном поддоне во время движения коленчатого вала.Он установлен сразу за последним главным подшипником и расположен сзади двигателя. Прокладка или уплотнение обычно изготавливаются из резины или силикона, чтобы выдерживать высокие температуры. Он удерживает масло от прохождения коленчатого вала во время его вращения. Уплотнение главного подшипника выйдет из строя из-за чрезмерного давления масла, чрезмерного нагрева или сбора осадка двигателя, что вызвано не заменой моторного масла и фильтра в соответствии с рекомендациями.

Прокладки распределительного вала

Распределительный вал также требует прокладки для предотвращения утечки масла.Круглая резиновая прокладка, также называемая кулачковым уплотнением, выполняет двойную функцию. Он не только предотвращает просачивание масла, но и предотвращает попадание пыли и грязи в двигатель и его повреждение.

Неисправная прокладка со временем может привести к серьезным повреждениям, если ее не заменить. Хотя профессиональный мобильный механик может заменить некоторые внешние прокладки, внутренние прокладки двигателя должны быть заменены специализированным магазином двигателей. Важно, чтобы механик осматривал прокладки в двигателе, чтобы знать, когда они нуждаются в замене.

Как работают двигатели за 10 минут

Двигатель является частью каждого легкового и грузового автомобиля на планете. Является ли двигатель на бензине или электричестве ваш автомобиль не двигался бы, если бы не двигатель. газ приводимые в движение двигатели бывают двух видов, бензиновые или дизельные. Оба замечательно похоже с единственной реальной разницей, являющейся степенью сжатия и зажигания система, которая зажигает топливо внутри камеры сгорания. Давайте начнем глубоко внутри двигателя в центре, где производится мощность, сгорание камера.Эта камера состоит из поршня, в цилиндре двигателя внутри блока цилиндров цилиндр голова вместе с впускными и выпускными клапанами. Пока поршень движется вниз в цилиндре заряд эмульгированного топлива отправляется в сгорание камера через топливо инжектор.

Как только это произойдет, поршень начнет двигаться вверх в отверстии цилиндра. при этом впускной клапан закрывается. Это уплотняет камеру сгорания, чтобы поршень может сделать сжатие при движении вверх, которое затем воспламеняется системой зажигания когда поршень приближается к вершине своего хода.Это вызывает заряд топлива / воздуха зажигать, вызывая взрыв, который ведет поршень вниз, что создает сила. В руководстве ниже мы покажем вам каждый кусок двигателя и как мощность передается на передачу, которая затем подключается к задние или передние колеса.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

Вот видео двигателя в действии, чтобы вы могли понять, что происходит внутри двигателя во время его работы.Это видео показывает каждый цикл обработать; впуск, сжатие, сгорание и выхлоп. Требуется поршень два вверх и вниз, чтобы завершить цикл, поэтому мы называем это четыре велосипедный двигатель.

Смотреть видео!

Что не так?

Двигатель работает с невероятной силой и теплом при каждой тяге. поршня. Есть несколько вспомогательных систем, которые должны работать такой порядок, как смазка и система охлаждения чтобы двигатель работал.Кроме того, есть множество быстро движущихся внутренних движущихся частей, которые ставятся через стресс и напряжение от толчка и натяжения при экстремальных давлениях. Когда есть небольшая внутренняя проблема, такая как с частями клапана клапана, такими как ведомый кулачок это может привести к тикающий или щелкающий шум вместе с осечка цилиндра. Когда происходят более экстремальные отказы, такие как поршень или шток отказ может привести к более серьезной проблеме двигателя, такой как вибрация или двигатель полностью заблокируется.

Сколько это стоит?

При выходе из строя двигателя существует три способа решения проблемы, каждый из которых будет связан с разницей затрат. Когда двигатель имеет проблемы, Первым шагом является оценка ущерба и возможных сценариев такой ремонт. Например; двигатель сбросил седло клапана с цилиндра голову, и это заставило клапан оставаться открытым, который затем контактирует с поршнем. Один диагноз может быть снять головку и закрепить клапан.Дополнительный ремонт, который должен быть Мысль о том, что с поршнем он контактировал и в какой степени повреждения это вызвало? В некоторых случаях есть незначительный ущерб, который больше не причинит проблемы в то время как в других случаях кольцо было скомпрометировано на поршне, который будет Требуется дальнейшая разборка, чтобы исправить с дополнительной стоимостью, а также.

Если двигатель имеет просто изношен или поврежден до момента замены, затем новый, восстановленный или Подержанный двигатель может быть установлен.Эти расходы будут значительно варьироваться из-за производитель и как двигатель вместе, когда он прибывает для установки такие как впускной и выпускной коллекторы. Для замены типичного автомобиля вы можете ожидайте, что заплатите от 1400,00 до 2500,00 долларов США за рабочую силу и от 2500,00 долларов США. и 5000 долларов США (США) за восстановленный заводской двигатель. Подержанные двигатели будут стоить дешевле между 800,00 и 1800,00 долл. США (США). Если вы решили пойти с подержанным трудом снимите двигатель в случае, если он неисправен, как правило, не распространяется, так что это хорошая идея, чтобы получить двигатель с низким пробегом на нем.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

Давайте начнем

1. Камера сгорания

На изображении ниже — камера сгорания (выреза), где находится топливно-воздушная смесь сжатый и воспламененный. В нижнем центре вы можете увидеть поршень и поршневые кольца, когда они движутся вверх и вниз внутри отверстия цилиндра. Впускной и выпускной клапаны находятся в верхняя часть вместе с электродом свечи зажигания, где искра генерируется для воспламенения горючей воздушно-газовой смеси.Это тоже хорошо посмотрите на впускной и выпускной клапаны и порты. Многие двигатели имеют два впускных и два выхлопных клапаны, чтобы помочь работе двигателя.

2. Поршни и отверстие цилиндра

Вот изображение в разрезе двигателя V8, которое показывает, как поршни прикреплен к коленчатому валу, который вращается внутри блока цилиндров вместе с головками цилиндров прикручен к верхней части блока колод. Прямо шесть, пять или четыре цилиндра имеет только одна головка цилиндра.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

3. Шатуны поршневые

На этом изображении показано, как поршень крепится к коленчатому валу с помощью поршень или шатун. Этот стержень имеет крышку, расположенную в нижней части стержня который разделяется на две части, так что его можно прикрутить к коленчатому валу с помощью двух стержней болты. (Трудно увидеть линию, где отделяется крышка штока.) Это место, где расположен подшипник штока, который позволяет коленчатому валу поворачивайте при смазке масляным насосом и системой смазки.На вершине На штоке есть штырь, который расположен через поршень и может поворачиваться в нижней части корпуса поршня.

4. Коленвал

Коленчатый вал — это то, где все поршни и шатуны тоже соединены и часть, которая прикреплена болтами к маховику и трансмиссии. Вся сила двигатель создает переданный через коленчатый вал, который сидит в нижней середина блока двигателя.Он удерживается на месте благодаря использованию крышек коренных подшипников. которые крепятся болтами к блоку, в котором находятся главные подшипники коленчатого вала. Эти подшипники также смазывается моторным маслом и системой смазки. Передняя часть коленчатого вала выступает наружу из двигателя, чтобы обеспечить власть, чтобы включить автомобильные аксессуары такой как генератор, вода насос и воздух кондиционер. Задняя часть коленчатого вала выходит из задней части двигателя в подключиться к маховик, а затем трансмиссия для обеспечения питания автомобиля.Утечки масла контролируются фронт главное уплотнение и заднее главное уплотнение.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

5. Главные подшипники и блок двигателя

Вот как выглядят главные подшипники коленчатого вала двигателя, когда коленчатый вал устранен. На изображении ниже приведен пример одной половины или подшипник. Оставшаяся половина находится в крышке подшипника, которая крепится болтами к блок двигателя.Подшипники штока поршня выглядят одинаково, за исключением того, что они немного меньше по размеру. Вы можете увидеть отверстие в середине подшипника, где моторное масло предоставляется для смазки.

6. Распределительный вал и головка цилиндра

Распределительный вал — длинный цилиндрический металлический вал, который сделан с очень специфическим лепестки, которые предназначены для открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, которые вовремя с положением поршня.Этот вал расположен в цилиндр головка или блок двигателя в зависимости от конструкции двигателя. Это важная часть двигателя — это то, что контролирует впускные и выхлопные газы от проникновения и покидая камеру сгорания во время процессов сгорания. На этом изображении Головка цилиндров была частично снята, чтобы вы могли увидеть, как работают распределительные валы с клапанами.

Вот разрез головки блока цилиндров, на котором показаны впускной и выпускной патрубки которые контролируются клапаном в каждом порту.Эти клапаны герметизируют горение камера, поэтому, когда поршень движется вверх, это может создать сжатие для процесс сгорания.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

7. Цепь или ремень ГРМ

Цепь или ремень ГРМ используется для поворота распределительных валов, которые открывают и закрывают клапаны. Эта цепь или ремень предназначены для идеального сохранения распредвала корреляция с коленчатым валом и повороты распредвала один раз на каждые два раз коленчатый вал крутится.Эта цепь или ремень проходит от коленчатого вала до распределительные валы.

Натяжитель используется для предотвращения провисания цепи привода ГРМ или ремня, которая необходимо удерживать цепь или ремень от времени прыжка, пока двигатель Бег. Цепь ГРМ или ремень приводится в движение коленчатым валом с помощью привода рядом с передним главным уплотнением и гармонический балансировщик.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

, где все начинается

8.Дроссельная заслонка

Двигатель в основном большой воздушный насос, который сжигает топливо. Процесс начинается в отверстии дросселя, которое связано с впускным коллектором. Это где двигатель воздуха регулируется. Частота вращения и мощность двигателя контролируются этим устройство, которое открывается, чтобы дать больше воздуха внутри, создавая дополнительный питание, а затем закрывается, чтобы отключить питание. Этот воздушный поток контролируется датчик массового расхода воздуха и очищается воздушный фильтр.

9.Впускной коллектор

Как только воздух прошел через дроссель Привод он поступает во впускной коллектор, где он разделен и разделен между отдельными цилиндрами впускные отверстия внутри головки цилиндров. Затем воздух контролируется впускным клапаном. Этот коллектор болтов прямо на головки цилиндров и могут быть изготовлены из пластика или алюминия.

10. Топливная форсунка

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

А топливная форсунка используется для контроля и измерения количества поступающего топлива двигатель в любой момент времени.Пока двигатель находится под нагрузкой и больше мощности Необходимая команда для большего количества топлива дается автомобилем компьютер (PCM). Топливная форсунка является частью топливо Система впрыска. На изображении ниже представлен комплект с непосредственным впрыском топлива инжекторы, которые распыляют топливо непосредственно в камеру сгорания вблизи времени воспламенение в отличие от традиционных топливных форсунок, которые распыляют во впускной канал сразу за впускным клапаном.

11.Катушка зажигания

После сжатия топливно-воздушной смеси катушка зажигания подает заряд высокого напряжения с малой силой тока на свеча зажигания. Этот процесс также управляется компьютером машины, который получает ссылку на каждый поршень положение с помощью Датчик угла поворота коленчатого вала.

12. Масляный насос

Масляный насос используется для сбора масла из масляного поддона и его накачки двигатели внутренних движущихся частей.Этот насос может приводиться в движение различными способами, этот конкретный насос приводится в действие цепью в передней части коленчатого вала. масляный насос определяет величину давления масла в двигателе, используя пружина давления установлена ​​в предохранительном клапане насоса.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

Охлаждающая жидкость двигателя используется для охлаждения двигателя во время работы с помощью система охлаждения. Эта охлаждающая жидкость циркулирует внутри блока двигателя и головок цилиндров, чтобы сохранить тепло двигателя от внутреннего повреждения.Водяной насос используется для перемещения охлаждающей жидкости в радиатор охлаждаться и затем возвращаться обратно в двигатель, чтобы процесс мог начаться снова.

Есть вопросы?

Если у вас есть двигатель пожалуйста, посетите наш форум. Если тебе надо совет по ремонту авто, пожалуйста спросите наше сообщество механиков с радостью вам помогу и это всегда 100% свободно.

Мы надеемся, что вам понравилось это руководство и видео. Мы создаем полный набор руководства по ремонту автомобилей.пожалуйста подписаться на наш 2CarPros Канал YouTube и часто проверяйте наличие новых видео, которые загружены почти каждый день.

СПОНСОРНЫЕ ССЫЛКИ

Статья опубликована 2018-09-06

Четырехтактный двигатель — Energy Education

Четырехтактный двигатель является наиболее распространенным типом двигателей внутреннего сгорания и используется в различных автомобилях (которые специально используют бензин в качестве топлива), таких как автомобили, грузовики и некоторые мотоциклы (многие мотоциклы используют двухтактный двигатель). Четырехтактный двигатель обеспечивает один рабочий ход на каждые два цикла поршня (или четыре хода поршня).Справа (рис. 1) изображен четырехтактный двигатель, а дальнейшее объяснение этого процесса приведено ниже.

1. Ход впуска: Поршень движется вниз ко дну, это увеличивает объем, позволяя топливно-воздушной смеси проникать в камеру.
2. Ход сжатия: Впускной клапан закрыт, и поршень движется вверх по камере вверх. Это сжимает топливовоздушную смесь. В конце этого хода свеча зажигания обеспечивает сжатое топливо энергией активации, необходимой для начала сгорания.
3. Рабочий ход: Когда топливо достигает конца своего сгорания, тепло, выделяемое при сжигании углеводородов, увеличивает давление, которое заставляет газ давить на поршень и создавать выходную мощность.
4. Ход выпуска: Когда поршень достигает дна, выпускной клапан открывается. Оставшийся выхлопной газ выталкивается поршнем, когда он движется назад вверх.

Тепловая эффективность этих бензиновых двигателей будет варьироваться в зависимости от модели и конструкции автомобиля.Однако в целом бензиновые двигатели преобразуют 20% топлива (химическая энергия) в механическую энергию, при которой только 15% будет использоваться для перемещения колес (остальное теряется на трение и другие механические элементы). ^[2] Одним из способов повышения термодинамической эффективности в двигателях является более высокая степень сжатия. Это соотношение представляет собой разницу между минимальным и максимальным объемом в камере двигателя (обозначено как ВМТ и BDC на рисунке 2). Более высокое отношение позволит более крупной топливно-воздушной смеси поступать, вызывая более высокое давление, приводя к более горячей камере, которая увеличивает тепловой КПД. ^[2]

Цикл Отто

Диаграмма объема давления (PV-диаграмма), которая моделирует изменения в топливно-воздушной смеси, испытывающие давление и объем в четырехтактном двигателе, называется циклом Отто. Изменения в них будут создавать тепло и использовать это тепло для перемещения автомобиля или машины (отсюда и причина того, что это тип теплового двигателя).Цикл Отто можно увидеть на рисунке 2 (реальный цикл Отто) и на рисунке 3 (идеальный цикл Отто). Компонент любого двигателя, использующего этот цикл, будет иметь поршень для изменения объема и давления топливовоздушной смеси (как показано на рисунке 1). Поршень получает движение от сгорания топлива (где это происходит, объяснено ниже) и электрического ускорения при запуске двигателя.

Далее описывается, что происходит во время каждого шага на PV-диаграмме, в которой сгорание рабочей жидкости — бензина и воздуха (кислорода), а иногда и электричества изменяет движение поршня:

Реальный цикл с 0 по 1 (идеальный цикл — зеленая линия): Упоминаемый как впускной этап , поршень опускается вниз, чтобы увеличить объем в камере, чтобы он мог «впускать». топливно-воздушная смесь.С точки зрения термодинамики это называется изобарным процессом.

Процесс с 1 по 2: На этом этапе поршень будет вытянут, чтобы он мог сжимать топливно-воздушную смесь, попавшую в камеру. Сжатие приводит к небольшому увеличению давления и температуры смеси, однако теплообмен не происходит. С точки зрения термодинамики это называется адиабатическим процессом. Когда цикл достигает точки 2, зажигание зажигания происходит при попадании топлива в свечу зажигания.

Процесс 2–3: Это место, где происходит сгорание из-за воспламенения топлива от свечи зажигания. Сгорание газа завершается в точке 3, в результате чего камера с высоким давлением имеет большое количество тепла (тепловой энергии). С точки зрения термодинамики это называется изохорным процессом.

Процесс с 3 по 4: Тепловая энергия в камере в результате сгорания используется для работы с поршнем, который толкает поршень вниз, увеличивая объем камеры.Это также известно как силовой сток , потому что это когда тепловая энергия превращается в движение для питания машины или транспортного средства.

Фиолетовая линия (процессы 4 к 1 и фаза выхлопа ): В процессе 4 к 1 открывается выпускной клапан, и все отработанное тепло выводится из камеры двигателя. Когда тепло покидает газ, молекулы теряют кинетическую энергию, вызывая снижение давления. ^[5] Затем фаза выпуска (этапы с 0 по 1) происходит, когда оставшаяся смесь в камере сжимается поршнем для его «истощения» без изменения давления.

для дальнейшего чтения

Ссылки

1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dc/4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif
2. ↑ ^{2,0 2,1} Р. Вольфсон, Энергетика, окружающая среда и климат. Нью-Йорк: W.W. Нортон и Компания, 2012, с. 106.
3. ↑ Фактический и идеальный цикл Отто — Ядерная энергетика «, Nuclear Power, 2018. [Online]. Доступно: https://www.nuclear-power.net/nuclear-engineering/thermodynamics/thermodynamic-cycles/otto-cycle-otto -движок / фактические и-идеальный цикл Отто /.[Доступ: 22 июня 2018 года].
4. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://en.wikipedia.org/wiki/Otto_cycle#/media/File:P-V_Otto_cycle.svg
5. ↑ I. Dinçer и C. Zamfirescu, Усовершенствованные системы производства электроэнергии. Лондон, Великобритания: Academic Press является отпечатком Elsevier, 2014, с. 266.

4 Различия между современными и старыми автомобильными двигателями

Задумывались ли вы когда-нибудь, в чем разница между старыми и новыми автомобильными двигателями? Как и в случае с любой технологией, эффективность и сложность постепенно улучшаются, как и следовало ожидать. Как оказалось довольно много.

Несмотря на то, что базовая концепция остается относительно неизменной, современные автомобили со временем претерпели ряд небольших улучшений. В следующей статье мы сосредоточимся на 4 интересных примерах.

Давайте посмотрим под капотами времени, не так ли?

Если это не сломано, не чините это

Основные принципы самых первых автомобилей все еще используются сегодня. Одно из главных отличий заключается в том, что современные автомобили являются результатом необходимости повышения мощности двигателей и, в конечном итоге, эффективности использования топлива. Частично это было давление рынка со стороны потребителей, а также более крупные рыночные силы.

Может быть полезно подумать об аналогии между волком и собакой. Они имеют одно и то же наследие, имеют схожие характеристики, но в современном пригороде было бы непросто, а другой процветал бы.

Прежде чем мы начнем, мы дадим краткий обзор того, как работает двигатель внутреннего сгорания.

Герой Александрийского раннего парового двигателя. Источник: Research Gate

Двигатель внутреннего сгорания, по сути, берет такой источник топлива, как бензин, смешивает его с воздухом, сжимает и зажигает его. Это вызывает серию небольших взрывов, которые, в свою очередь, приводят в движение поршни вверх и вниз. Эти поршни прикреплены к коленчатому валу, который переводит возвратно-поступательное линейное движение поршней во вращательное движение, поворачивая коленчатый вал.Коленчатый вал, в свою очередь, передает это движение через трансмиссию, которая передает мощность на колеса автомобиля. Просто верно?

Ну, это намного сложнее, чем вы ожидаете.

Вот простое объяснение основ:

Интересно, что преобразование возвратно-поступательного усилия во вращательное усилие не является чем-то новым. Очень ранний паровой двигатель был разработан героем Александрии в 1-м веке нашей эры (на фото выше).

Предполагается, что даже более старые устройства коленчатого вала были созданы во времена династии Хань в Китае.

1. Современные двигатели более эффективны

Сжигание топлива, как и бензина, не особенно эффективно. Из всей потенциальной химической энергии в нем около , 14-30%, превращается в энергию, которая фактически движет автомобиль. Остальное теряется на холостом ходу, паразитных потерях, жаре и трении.

Современные двигатели прошли долгий путь, чтобы выделять как можно больше энергии из топлива.Например, технология прямого впрыска не позволяет предварительно смешивать топливо и воздух до достижения цилиндра, как старые двигатели. Скорее, топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры. Это дает около 1% улучшения .

Турбокомпрессоры используют выхлопной газ для питания турбины, которая выталкивает дополнительный воздух (то есть больше кислорода) в цилиндры для дальнейшего повышения эффективности до 8% . Изменение фаз газораспределения и деактивация цилиндров дополнительно повышают эффективность, позволяя двигателю использовать столько топлива, сколько ему действительно нужно.

2. Максимальная мощность

Как однажды сказал Джереми Кларксон: «В настоящее время все дело в MPG, а не в MPH», или, возможно, это был не он.

Современные автомобили лучше экономят топливо, они также намного мощнее.

Например, Chevrolet Malibu 1983 года имел 3,8-литровый V-6 двигатель мог извергать 110 лошадиных сил . Для сравнения, версия 2005 года имела 2,2-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель мощностью 144 лошадиных сил. Не слишком потертый.

3. Размер это все, или это?

Этот привод, без каламбура, для повышения эффективности двигателей также со временем уменьшил свои размеры. Это не совпадение. Производители автомобилей узнали, что вам не нужно делать что-то большее, чтобы сделать его более мощным.

Все, что вам нужно сделать, это заставить объект работать умнее. Та же самая технология, которая сделала двигатели более эффективными, имела побочный эффект от их уменьшения.

Грузовики Ford F-серии являются отличным примером.F-150 имел две версии в 2011 году. 3,5-литровый V-6 двигатель, который генерирует 365 лошадиных сил и 5,0-литровый V-8 , который генерирует 360 лошадиных сил .

Хорошо, вы могли бы сказать, но разве не было 6,2-литрового V-8 , который давал 411 лошадиных сил р? Почему, да, но факт, что V-6 двигатель может почти конкурировать с большим V-8 по мощности, говорит о многом.

4. Уход от старого

Современные двигатели также являются результатом постепенной замены механических частей на электронные.Это связано с тем, что электрические детали, как правило, менее подвержены износу, как механические.

Они также требуют менее частой настройки, как таковой. Такие детали, как насосы, все чаще заменяются электронными, а не их аналоговыми предками.

Карбюраторы заменены на корпуса дроссельной заслонки и электронные системы впрыска топлива. Распределители и крышки были заменены независимыми катушками зажигания, контролируемыми ЭБУ. Кроме того, датчики контролируют все, более или менее.

Вы также можете утверждать, что новые автомобили менее безопасны.

Последнее слово

Хотя на базовом уровне современные и старые автомобильные двигатели работают по одному и тому же принципу, современные двигатели претерпели много постепенных улучшений с течением времени. Основной движущей силой была борьба за эффективность, а не за власть. Хороший набор побочных эффектов привел к тому, что современные двигатели стали относительно более мощными и в целом меньше. Постоянно растущая зависимость от электронных систем управления и мониторинга постепенно заменяет аналоговые, в лучшую или в худшую сторону.

В целом современные автомобильные двигатели более эффективны, меньше, относительно мощнее, умнее и менее подвержены неизбежным механическим повреждениям. С другой стороны, ремонт и обслуживание теперь являются более высококвалифицированным и трудоемким делом. Если цена за повышение эффективности — это увеличение принятия сложности, только вы можете быть судьей.

Через: Team-BHP, HowStuffWorks

.