 |
Механизмы и системы двигателя
|
|
|
|
Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих механизмов: кривошипно-шатунного и газораспределения, а также систем: охлаждения, смазочной, питания, зажигания и пуска.
Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давление газов и преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Механизм газораспределения предназначен для открытия и закрытия клапанов, что необходимо для впуска в цилиндр горючей смеси (карбюраторные и газовые двигатели) или воздуха (дизели) и выпуска отработавших газов.
Система охлаждения обеспечивает нормальный температурный режим двигателя.
Смазочная система обеспечивает подачу смазочного материала к трущимся поверхностям для уменьшения трения, снижения износа и отвода теплоты от контактирующих поверхностей.
|
Рис. 14
Поперечный разрез двигателя автомобиля ГАЗ-24 «Волга»:
/ — поддон; 2 — коленчатый вал; 3 — шатун;
4 — блок цилиндров; 5 — поршень; 6 — гильза цилиндра; 7 — выпускной трубопровод;
8 — впускной трубопровод; 9 — карбюратор;
10 — коромысло; // — ось коромысел;
12 — распределитель зажигания; 13 — штанга;
14 — указатель уровня масла;
15— распределительный вал; 16 — стартер; 17 — маслоприемник
Система питания служит для подачи отдельно топлива и воздуха в цилиндры дизеля или для приготовления горючей смеси из мелкораспыленного топлива и воздуха и подвода смеси к цилиндрам карбюраторного или газового двигателей.
Система зажигания обеспечивает воспламенение рабочей смеси в карбюраторных и газовых двигателях (в дизелях топливо воспламеняется от соприкосновения с горячим воздухом, поэтому они не имеют специальной системы зажигания).
|
|
|
Система пуска служит для проворачивания коленчатого вала двигателя при его пуске.
§9. Число цилиндров двигателя и их расположение
В одноцилиндровом четырехтактном двигателе коленчатый вал вращается неравномерно, поэтому маховик должен обладать большим моментом инерции. В многоцилиндровом двигателе вращение коленчатого вала происходит равномернее, так как рабочие ходы в различных цилиндрах не совпадают друг с другом. Чем больше цилиндров имеет двигатель, тем равномернее вращается коленчатый вал. Нагрузка на детали кривошипно-шатунного механизма в многоцилиндровом двигателе изменяется более плавно, чем в одноцилиндровом.
Цилиндры двигателя могут быть расположены следующим образом: вертикально в один ряд — однорядные (рис. 12, а, двигатели автомобилей ВАЗ-2107 «Жигули», ГАЗ-52-04, ГАЗ-3102 «Волга», ЗИЛ-157КД и др.); под углом а к вертикали (рис. 12, б, двигатель автомобиля «Москвич-2140»); в два ряда — У-образные (рис. 12, в, двигатели автомобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12, ЗИЛ-130, МАЗ-5335, КамАЗ-5320, «Урал-4320» и др.) и горизонтально с углом 180° между рядами цилиндров — двигатели с противоположно лежащими цилиндрами (рис. 12, г). Последние иногда называют двигателями с противоположно движущимися поршнями. При таком расположении цилиндров уменьшается высота двигателя и его можно устанавливать под полом кузова, например в автобусах.
При двухрядном У-образном расположении цилиндров двигатель имеет большую жесткость конструкции, меньшие размеры и массу, чем однорядный той же мощности. Жесткий коленчатый вал (вследствие уменьшения его длины) допускает работу без гасителя крутильных колебаний и позволяет форсировать двигатель по степени сжатия. К недостаткам У-образных двигателей можно отнести их значительную ширину и более сложную конструкцию.
|
|
|
На отечественных автомобилях устанавливают четырехцилиндровые (рис. 13 и 14), шестицилиндровые (рис. 19 и 20) и восьмицилиндровые (рис. 15 — 18, 21 и 22) двигатели. Многоцилиндровые двигатели обычно делают У-образными с цилиндрами, расположенными под углами р (см. рис. 12), равными 60, 75 или (чаще) 90°.
Однорядные двигатели
Четырехцилиндровый двигатель. Равномерность работы многоцилиндрового двигателя обеспечивается в том случае, если чередование рабочих ходов в его цилиндрах происходит через равные углы поворота коленчатого вала. Рабочий цикл в четырехтактном двигателе совершается за два оборота коленчатого вала, т. е. за поворот вала на 720°.
Для определения угла, через который в цилиндрах будут повторяться одно именные такты (допустим, такты расширения), необходимо 720° разделить на число цилиндров двигателя. В четырехцилиндровом двигателе такт расширения совершается через 720:4=180° поворота коленчатого вала. За каждые два оборота коленчатого вала в четырехтактном четырехцилиндровом двигателе происходит четыре такта расширения, четыре такта выпуска и т. д., т. е. рабочий цикл повторяется 4 раза. Поскольку чередование одноименных тактов происходит через 180 поворота коленчатого вала, то и шатунные шейки вала должны быть расположены под углом 180 одна к другой, т. е. лежать в одной плоскости. Шатунные шейки первого и четвертого цилиндров направлены в одну сторону относительно оси коленчатого вала, а шатунные шейки второго и третьего цилиндров — в противоположные (рис. 23, а). Такая форма коленчатого вала обеспечивает равномерное чередование рабочих ходов в цилиндрах и удовлетворительную уравновешенность двигателя, так как все поршни одновременно приходят в крайние положения (два поршня вверх и два вниз).
Последовательность чередования (за рабочий цикл) одноименных тактов в различных цилиндрах двигателя называют порядком работы цилиндров двигателя. Порядок работы четырехцилиндровых четырехтактных двигателей может быть 1 — 3 — 4 — 2 или 1 — 2 — 4 — 3.
При выборе порядка работы двигателя конструкторы стремятся как можно равномернее распределить нагрузку на шатунные и коренные шейки коленчатого вала. Максимальные нагрузки на шейки коленчатого вала возникают в те моменты, когда в цилиндрах совершаются такты расширения (рабочие ходы).
|
|
|
|
Рис. 15.
Продольный разрез двигателя автомобиля ГАЗ-53-12:
/ — поддон; 2 — шкив коленчатого вала; 3— храповик; 4 — распределительный вал; 5— датчик ограничителя частоты вращения; 6— водяной насос; 7 — вентилятор; 8 — полнопоточный масляный фильтр; 9— карбюратор; 10 — распределитель зажигания: 11 — блок цилиндров; 12 — маховик;
13 — коленчатый вал; 14 — крышка коренного подшипника; 15 — шатун первого цилиндра (правого по ходу ряда); 16 — шатун пятого цилиндра (левою по ходу ряда)
|
Рис. 16.
Поперечный разрез двигателя автомобиля ГАЗ-53-12:
/ — маслоприемник; 2 — поддон;
3 — стартер; 4 — коленчатый вал; 5 — блок цилиндров; 6 —поршень; 7 — головка блока; 8 — впускной клапан;
9 — коромысло; 10 — кран отопителя каоины; //-распределитель зажигания; 12 — карбюратор; 13 — крышка головки блока;
14 — выпускной клапан; 15 — выпускной трубопровод; 16 — гильза цилиндра;
/7 — кронштейн крепления двигателя;
18 — поршневое кольцо; 19 — шатун
Рис. 18.
Поперечный разрез двигателя автомобиля ЗИЛ-130:
/ — масляный насос; 2 — блок цилиндров; 3 — поршень; 4 − выпускной трубопровод; 5 — крышка головки блока; 6 — коромысло; головка блока; 8 штанга коромысла: 9 - центрифуга;
10 — карбюратор; // — корпус
привода распредели геля зажигания;
12 впускной трубопровод; 13 — распределитель
зажигания; 14 — указатель уровня масла:
15 свеча (зажигания; 16 — щиток свечей;
17− толкатель; 18 — стартер; 19— шатун;
20 коленчатый пал: 21 поддон;
22 — маслоприемник
ТО за вторую ею половину (180 — 360) рабочий ход будет осуществляться в третьем цилиндре, за первую половину второго оборота (360 — 540) — в четвертом цилиндре и за вторую половину второго оборота (540 — 720) — во втором цилиндре. Следовательно, порядок работы двигателя
1—3 — 4 — 2 (табл. 1). Рассмотренный порядок чередования рабочих ходов в цилиндрах двигателя может быть изменен. Для этого при том же расположении колен коленчатого вала необходимо изменить последовательность открытия и закрытия клапанов, что зависит от конструкции механизма газораспределения и последовательности зажигания
|
|
|
Рис. 19.
Продольный разрез дизеля ЯМЗ-236:
/ - масляный насос; 2 — поддон; 3 — коленчатый вал; 4 — вентилятор; 5 — фильтр тонкой очистки топлива; 6 — воздухоочиститель; 7 — топливный насос высокого давления; 8 — всережимный регулятор; 9 — ось толкателей; 10 — распределительный вал; //-маховик; 12 — пробка для слива масла; 13 — маслоприемник
|
|
|
|
