автослесарное дело. Учебное пособие издание второе, дополненное рекомендовано Министерством общего и профессионального
 Скачать 6.72 Mb.
|
|
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Что называется рабочей смесью? 2. Что называется рабочим циклом двигателя? 3. Назвать механизмы и системы двигателя внутреннего сго- рания. 4. Как классифицируются автомобильные двигатели по спо- собу смесеобразования и воспламенения топлива? 5. Назвать недостатки одноцилиндровых четырехтактных двигателей внутреннего сгорания. Кривошипно-шатунный механизм Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давле- ние расширяющихся газов при такте сгорание — расшире- ние и преобразовывает прямолинейное, возвратно-поступа- тельное 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; 18 • поддона картера. Блок цилиндров отливают заодно с картером. И он явля- ется базисной деталью двигателя, к которой крепятся криво- шипно-шатунный, газораспределительный механизмы и все навесные приборы и агрегаты двигателя (рис. 4). Изготовляют его из серого чугуна, реже из алюминиево- го сплава силумина. В отливке блок-картера выполнены по- лости для смывания охлаждающей жидкостью стенок гильз цилиндров. Сами же гильзы могут быть вставными, изго- товленными из жаростойкой стали или же отлитыми заодно с чугунным блок-картером. Блоки из алюминиевых сплавов изготовляются только со вставными гильзами. Внутренняя поверхность гильз служит направляющей для перемещения поршня, она тщательно шлифуется и называется зеркалом. Уплотнение гильз осуществляется с помощью колец из спе- циальной резины или меди. Вверху уплотнение гильз дос- тигается за счет прокладки головки цилиндров. Увеличение срока службы гильз цилиндров достигается в результате за- прессовки в верхнюю их часть, как работающую в наиболее тяжелых условиях (высокая температура и агрессивная газо- вая среда), коротких тонкостенных вставок из кислотоупор- ного чугуна. Этим достигается снижение износа верхней ча- сти гильзы в четыре раза. Снизу картер двигателя закрыт поддоном, выштампо- ванным из листовой стали, уплотненным прокладкой из кар- тона или пробковой крошки. Поддон используется в каче- стве резервуара для моторного масла и служит защитой кар- тера от попадания грязи и пыли. Головка цилиндров закрывает цилиндры сверху. На ней размещены детали газораспределительного механизма, ка- меры сгорания, выполнены отверстия под свечи или фор- сунки, запрессованы направляющие втулки и седла клапа- нов. Для охлаждения камер сгорания в головке вокруг них выполнена специальная полость. Для создания герметичности плоскость разъема между 19 Рис. 4. Головка и блок цилиндров двигателя 20 головками и блоком цилиндров уплотнена стальными или сталеасбестовыми прокладками, а крепление осуществляет- ся шпильками с гайками. Головки отлиты из алюминиевого сплава (AЛ-4) или чугуна. Сверху они накрыты клапанной крышкой из штам- пованной стали или алюминиевого сплава, уплотненной проб- ковой или маслобензостойкой резиновой прокладкой. Двигатели с однорядным расположением цилиндров имеют одну головку цилиндров, двигатели с V-образным расположением имеют отдельные головки на каждый ряд цилиндров, либо на группу из нескольких цилиндров, либо отдельную головку на каждый цилиндр. Поршень воспринимает давление расширяющихся газов при рабочем такте и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал двигателя. Представляет собой перевернутый днищем вверх цилиндрический стакан, отли- тый из высококремнистого алюминиевого сплава. Поршень имеет днище, уплотняющую и направляющую (юбку) части (рис. 5). Днище и уплотняющая часть состав- ляют головку поршня, в которой проточены канавки для пор- шневых колец. Днище поршня с головкой цилиндров фор- мируют камеру сгорания и работают в крайне тяжелых тем- пературных условиях из-за недостаточного охлаждения. Для некоторых моделей двигателей поршни изготовляют со встав- кой из специального жаропрочного чугуна для верхнего ком- прессионного кольца и выполняют в днище поршня торои- дальные камеры сгорания с выемками для предотвращения касания днища поршня с клапанами. Ниже головки выпол- нена юбка, направляющая движение поршня. В юбке порш- ня имеются бобышки с отверстиями под поршневой палец. Конструкция поршня должна исключать его заклини- вание при тепловом расширении работающего двигателя. С этой целью головку поршня выполняют меньшего диа- метра, чем юбку, которую изготовляют овальной формы с большой осью, перпендикулярной оси поршневого кольца. 21 В некоторых поршнях юбка имеет разрез, предотвращаю- щий заклинивание поршня при работе прогретого двигате- ля. На юбку поршня может наноситься коллоидно-графи- товое покрытие для предохранения от задиров зеркала ци- линдра и улучшения приработки. Поршневые кольца устанавливаются двух типов: комп- рессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца слу- жат для уплотнения поршня в гильзе цилиндра и предот- вращения прорыва газов из камеры сгорания в картер дви- гателя. Маслосъемные кольца служат для снятия излиш- ков масла с зеркала цилиндра и не допускают его попада- ния в камеру сгорания. Поршневые кольца изготовляются из белого чугуна, а маслосъемные могут быть выполнены из стали. Для повы- шения износостойкости верхнее компрессионное кольцо под- вергается пористому хромированию, а остальные для ус- корения приработки покрыты слоем олова или молибдена. Кольца имеют разрез (замок) для установки на поршень. Количество компрессионных колец, устанавливаемых на поршнях, может быть неодинаково для различных моде- лей двигателей, обычно два или три кольца. Маслосъем- ные кольца устанавливаются по одному на поршень. Они состоят из четырех элементов: из двух стальных разрезных колец, одного стального гофрированного осевого и одного радиального расширителей (рис. 5). Поршневые кольца могут иметь различную геометри- ческую форму. Компрессионные кольца могут быть пря- моугольного сечения, иметь коническую форму и выточку на верхней внутренней кромке кольца. Маслосъемные коль- ца также имеют различную форму: коническую, скребко- вую и пластинчатую с расширителями. Кроме того, мас- лосъемные кольца имеют сквозные прорези для прохода масла через канавку внутрь поршня. Канавка поршня для маслосъемного кольца имеет один или два ряда отверстий для отвода масла. 22 Рис. 5. Детали поршневой группы двигателя 23 Поршневой палец плавающего типа обеспечивает шар- нирное соединение поршня с шатуном и удерживается от осевого смещения в бобышках поршня стопорными коль- цами. Палец имеет форму пустотелого цилиндра, изготов- лен из хромоникелевой стали. Поверхность его упрочнена цементацией и закалена токами высокой частоты. Шатун служит для соединения поршня с коленчатым валом двигателя и для передачи при рабочем ходе давле- ния расширяющихся газов от поршня к коленчатому валу. Во время вспомогательных тактов от коленчатого вала че- рез шатун приводится в действие поршень. Шатун (рис. 6) состоит из верхней неразъемной голов- ки с запрессованной втулкой из оловянистой бронзы и разъемной нижней головки, в которую вставлены тонко- стенные стальные вкладыши, залитые слоем антифрикци- онного сплава. Головки шатуна соединяются стержнем дву- таврового сечения. Нижняя разъемная головка шатуна с по- мощью крышки закрепляется на шатунной шейке коленчато- го вала. Шатун и его крышки изготовлены из легирован- ной или углеродистой стали. Крышка обрабатывается в сборе с шатуном. Номер на шатуне и метка на его крышке всегда должны быть обра- щены в одну сторону. При сборке V-образных двигателей необходимо помнить, что шатуны правого ряда цилинд- ров обращены номерами назад по ходу автомобиля, а ле- вого ряда — вперед и совпадают с надписью на поршне «Вперед». Нижняя головка шатуна и крышка соединяются болта- ми и шпильками со специальными стопорными шайбами. Гайки имеют резьбу несколько отличную от резьбы шпи- лек и болтов, что обеспечивает самостопорение резьбового соединения. Вкладыши нижней головки шатуна выполнены из сталь- ной или сталеалюминиевой ленты, покрытой антифрикци- онным слоем. В качестве покрытия используют свинцовые 24 Рис. 6. Шатун сплавы, свинцовистую бронзу или алюминиевый сплав АМО-1-20. От проворачивания в нижней головке шатуна вкладыши удерживаются выступами (усиками), которые фиксируются в канавках, выфрезерованных в шатуне и его крышке. Коленчатый вал воспринимает усилия, передаваемые шатунами от поршней, и преобразует их в крутящий мо- мент, который через маховик передается агрегатам транс- миссии автомобиля. Коленчатый вал (рис. 7) состоит из шатунных и корен- ных шеек, соединенных щеками с противовесами, фланца для крепления маховика. На переднем кольце коленчатого вала (носок) имеются шпоночные пазы для закрепления рас- пределительной шестерни и шкива привода вентилятора, а также отверстие для установки храповика пусковой рукоят- 25 ки. Шатунная шейка со щеками образует кривошип (или колено) вала. Расположение кривошипов обеспечивает равномерное чередование рабочих ходов поршня в различ- ных цилиндрах. Коленчатые валы штампуют из стали или отливают из высокопрочного магниевого чугуна. Шейки выполняются полыми для уменьшения центробежных сил и использу- ются как грязеуловители для моторного масла. Шейки ко- ленчатого вала шлифуют и полируют, поверхность закали- вается токами высокой частоты. Щеки вала имеют сверле- ния для подвода масла к трущимся поверхностям корен- ных и шатунных шеек коленчатого вала. Коленчатые валы, у которых каждая шатунная шейка имеет с двух сторон коренные шейки, называются полно- опорными. Продольное перемещение коленчатого вала при его теп- ловом расширении ограничивается упорными сталебаббито- выми шайбами, которые устанавливаются по обе стороны Рис. 7. Коленчатый вал 26 первого коренного подшипника или четырьмя сталеалюми- ниевыми полукольцами, установленными в вытачке задней коренной опоры вала. Для предотвращения утечки масла на концах коленчато- го вала устанавливаются маслоотражатели и сальники. Пре- дусматриваются также маслосгонные спиральные канавки и маслоотражательный буртик. Вкладыши коренных подшипников имеют такую же кон- струкцию, как и вкладыши шатунных подшипников. У дви- гателей с блоками, выполненными из алюминиевых спла- вов, крышки коренных подшипников выполняют из чугуна для предотвращения заклинивания коленчатого вала при низких температурах. Крышки коренных подшипников растачивают совмест- но с блоком цилиндров и при сборке двигателя их устанав- ливают только на свои места, не меняя положения. Маховик служит для уменьшения неравномерности ра- боты двигателя, вывода поршней из мертвых точек, облег- чения 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 стар- тером при пуске двигателя. Для исключения нарушения ус- тановочной балансировки маховик крепится болтами к флан- цу 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 разъе- ма между картером и поддоном устанавливают пробковые или маслобензостойкие прокладки. Поддон крепится болта- ми или шпильками. 27 Крепление двигателя к раме или несущему кузову дол- жно быть надежным и амортизировать толчки, возникаю- щие при работе двигателя и движении автомобиля. В каче- стве 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-шатун- ный 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? Газораспределительный механизм Газораспределительный механизм служит для своевре- менного впуска в камеры сгорания горючей смеси (карбюра- торные и газосмесительные двигатели) или воздуха (дизель- ные двигатели) и выпуска из них отработавших газов. Газораспределительные механизмы различают по рас- положению клапанов в двигателе. Они могут быть с верх- ним (в головке цилиндров) и нижним (в блоке цилиндров) расположением клапанов. Наиболее распространен газораспределительный механизм с верхним расположени- ем клапанов, что облегчает доступ к клапанам для их об- 28 служивания, позволяет получить компактную камеру сгора- ния и обеспечить лучшее наполнение ее горючей смесью или воздухом. Газораспределительный механизм (рис. 8) состоит из: • распределительного вала; • механизма привода распределительного вала; • клапанного механизма. Работу газораспределительного механизма рассмотрим на примере двигателя с V-образным расположением цилин- дров. Распределительный вал находится в «развале» блока дви- гателя, то есть между его правым и левым рядами цилинд- ров, и приводится во вращение от коленчатого вала через блок распределительных шестерен. При цепном или ремен- Рис. 8. Газораспределительный механизм V-образного двигателя с верхним расположением клапанов 29 ном приводе вращение распределительного вала осуществ- ляется с помощью соответственно цепной или зубчатой ре- менной передачи (рис. 9). При вращении распределительного вала кулачок набега- ет на толкатель и поднимает его вместе со штангой. Верх- ний конец штанги надавливает на регулировочный винт, установленный во внутреннем плече коромысла. Коромыс- ло, проворачиваясь на своей оси, наружным плечом нажи- мает на стержень клапана и открывает отверстие впускного или выпускного клапана в головке цилиндров строго в соот- ветствии с фазами газораспределения и порядком работы цилиндров. Под фазами газораспределения понимают моменты на- чала открытия и конца закрытия клапанов, которые выра- жаются в градусах угла поворота коленчатого вала относи- тельно мертвых точек. Фазы газораспределения подбира- ют опытным путем в зависимости от числа оборотов дви- гателя и конструкции впускных и выпускных патрубков. Заводы-изготовители указывают фазы газораспределения для своих двигателей в виде таблиц или диаграмм. Правильность установки газораспределительного меха- низма определяется по установочным меткам, которые рас- полагаются на распределительных шестернях или привод- ном шкиве блока цилиндров двигателя. Отклонение при установке фаз приводит к выходу из строя клапанов или двигателя в целом. Постоянство фаз га- зораспределения сохраняется только при соблюдении рег- ламентируемого теплового зазора в клапанном механизме данной модели двигателя. Нарушение величины этого зазо- ра приводит к ускоренному износу клапанного механизма и потери мощности двигателя. Последовательность чередования одноименных тактов в различных цилиндрах называется порядком работы цилин- дров двигателя, который зависит от расположения цилинд- 30 Рис. 9. Цепной привод газораспределительного механизма с верх- ним расположением распределительного вала: 1 — коленчатый вал; 2 — ведущая звездочка; 3 — цепь; 4 — баш- мак натяжного устройства; 5 — натяжное устройство; 6 — ведомая звездочка; 7 — распределительный вал; 8 — рычаг привода клапа- на; 9 — клапаны; 10 — втулка регулировочного болта; 11 — регули- ровочный болт; 12 — успокоитель цепи; 13 — звездочка привода масляного насоса и прерывателя-распределителя 31 ров и конструктивного исполнения коленчатого и распреде- лительного валов. У четырехцилиндровых однорядных двигателей такты чередуются через 180° и порядок работы цилиндров может В V-образных восьмицилиндровых четырехтактных дви- гателях шатунные шейки коленчатого вала располагаются под углом 90°, и при угле развала двигателя 90° одноимен- ные такты будут перекрываться в левом ряду цилиндров по отношению к правому ряду на 90° или 1/4 оборота коленча- того вала (см. приложение). Эти двигатели имеют следую- щий порядок работы цилиндров: 1 — 5 — 4 — 2 — 6 — 3 — 7—8 (рис.10). Знание порядка работы цилиндров необходимо для пра- Рис. 10. Схема порядка работы цилиндров 4-тактного восьмици- линдрового V-образного двигателя быть 1—3 — 4—2 (АЗЛК, ВАЗ) или 1—2—4—3 (ГАЗ). 32 вильного подсоединения проводов к свечам зажигания кар- бюраторных двигателей или трубопроводов высокого давле- ния дизельных двигателей, а также при регулировке тепло- вых зазоров клапанного механизма. ДЕТАЛИ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА Распределительный вал служит для открытия и закры- тия клапанов газораспределительного механизма в опреде- ленной последовательности согласно с порядком работы цилиндров двигателя. Распределительные валы отковывают из стали с после- дующей цементацией и закаливанием токами высокой час- тоты. На некоторых двигателях валы отливают из высоко- прочного чугуна. В этих случаях поверхность кулачков и шеек вала отбеливается и затем шлифуется. Для уменьшения тре- ния между шейками и опорами в отверстия запрессовывают стальные, покрытые антифрикционным слоем, или метал- локерамические втулки. Между опорными шейками распределительного вала рас- полагаются кулачки, по два на каждый цилиндр, — впускной и выпускной. Помимо этого на валу крепится шестерня для привода масляного насоса и прерывателя-распределителя и имеется эксцентрик для привода топливного насоса. Шестерни распределительных валов изготовляют из чу- гуна или текстолита, приводную распределительную шес- терню коленчатого вала — из стали. Зубья у шестерен ко- сые, что вызывает осевое перемещение вала. Для предуп- реждения осевого смещения предусмотрен упорный фланец, который закреплен на блоке цилиндров между торцом пере- дней опорной шейки вала и ступицей распределительной ше- стерни (рис. 11). В четырехтактных двигателях рабочий процесс происхо- дит за четыре хода поршня или два оборота коленчатого вала. Это возможно, если распределительный вал за это время 33 |