Физические процессы в двигателе автомобиля ЗиЛ - 130

        Снизу картер двигателя закрыт  поддоном, выштампованным из  листовой стали. Поддон защищает картер от попадания пыли и грязи и  используется  в качестве  резервуара  для  масла.  Поддон  крепится  к  плоскости  разъема болтами, а для обеспечения герметичности соединения применяют прокладки из картона или из клееной пробковой крошки.

        Во время работы  двигателя  в  картер  проникают  газы,  что  может

 повлечь за  собой повышение давления, прорыв  прокладок и  вытекание  масла. Поэтому картер через специальную трубку (сапун) сообщается с атмосферой.

        Поршень воспринимает давление газов при рабочем  такте  и  передает

 его через  поршневой палец и шатун на  коленчатый вал. Поршень  представляет собой перевернутый цилиндрический стакан, отлитый из  алюминиевого  сплава. В верхней  части  поршня  расположена  головка  с  канавками,  в которые  вставлены  поршневые  кольца.  Ниже   головки   выполнена   юбка, направляющая движение поршня. В  юбке  поршня  имеются  приливы-бобышки  с отверстиями для поршневого пальца.

        При работе двигателя поршень, нагреваясь, расширится и, если  между

 ним и зеркалом (внутреннюю поверхность цилиндра  или  его  гильзы  называют зеркалом)  цилиндра не будет необходимого зазора, заклинится в цилиндре, и двигатель прекратит работу. Однако большой зазор между поршнем и  зеркалом цилиндра также нежелателен, так как это приводит к прорыву части  газов  в картер двигателя,  падению  давления  в  цилиндре  и  уменьшению  мощности двигателя. Чтобы поршень не заклинивался при прогретом двигателе,  головку поршня выполняют меньшего диаметра, чем юбку, а  саму  юбку  в  поперечном сечении изготавливают не цилиндрической формы, а в виде эллипса с  большей осью его в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу. На  юбке  поршня может быть разрез. Благодаря овальной форме и разрезу юбки предотвращается

 заклинивание  поршня при работе прогретого  двигателя.

        Общее устройство поршней всех  двигателей принципиально  одинаковое, но каждый из них  отличается  диаметром  и  рядом  особенностей,  присущих только данному двигателю. Например, в  головке  поршня  двигателя  ЗИЛ-130 залито  чугунное  кольцо,  в   котором   сделана   канавка   под   верхнее компрессионное кольцо. Такая конструкция  способствует  уменьшению  износа канавки под поршневое кольцо.

        Поршни двигателя ЗИЛ-130  после  механической  обработки  покрывают оловом, что способствует  лучшей  приработке  и  уменьшению  износа  их  в первоначальный период работы двигателя.

        Поршневые  кольца,  применяемые  в  двигателе,  подразделяются   на

 компрессионные  и маслосъемные. Компрессионные кольца уплотняют зазор между поршнем и цилиндром и служат для уменьшения прорыва газов из  цилиндров  в картер, а маслосъемные снимают излишки масла  с  зеркала  цилиндров  и  не допускают проникновения масла в камеру сгорания. Кольца, изготовленные  из чугуна или стали, имеют разрез (замок).

        При установке поршня  в  цилиндр  поршневое  кольцо  предварительно

 сжимают, в результате  чего обеспечивается его плотное  прилегание к зеркалу цилиндра при разжатии. На кольцах имеются фаски, за  счет  которых  кольцо несколько перекашивается и  быстрее  притирается  к  зеркалу  цилиндра,  и уменьшается насосное действие колец. Количество колец, устанавливаемых  на поршнях  двигателей,  неодинаковое.  На  поршнях  двигателей  ЗИЛ-130  три компрессионных   кольца,   два   верхних   хромированы   по   поверхности, соприкасающейся  с  гильзой.  Маслосъемное кольцо  собрано   из   четырех отдельных  элементов  —  двух  тонких  стальных  разрезных  колец  и  двух гофрированных стальных расширителей (осевого и радиального).

        Поршневой палец  шарнирно  соединяет  поршень  с  верхней  головкой

 шатуна. Палец  изготовлен  в  виде  пустотелого  цилиндрического  стержня,

 наружная поверхность, которого закалена нагревом током высокой частоты.

        На  двигателе ЗиЛ-130 применяются  «плавающие» пальцы, т. е.  такие,

 которые могут  свободно поворачиваться как  в верхней головке шатуна, так  и в  бобышках  поршня,  что  способствует  равномерному  износу  пальца.  Во избежание  задирав  цилиндров  при  выходе пальца   из   бобышек   осевое перемещение  его  ограничивается  двумя  разрезными  стальными   кольцами, установленными в выточках в бобышках поршня.

 

        Шатун служит для соединения коленчатого вала с поршнем. Через шатун давление на поршень при рабочем ходе передается  на  коленчатый  вал.  При вспомогательных тактах  (впуск,  сжатие  и выпуск)  через  шатун  поршень приводится в действие от коленчатого, вала.  Шатун  (рис.  3)  состоит  из стального стержня  двутаврового  сечения,  верхней  неразъемной  и  нижней разъемной  головок.  В  верхней  установлен  поршневой  палец,  а   нижняя закреплена на шатунной шейке коленчатого вала.  Для  уменьшения  трения  в верхнюю  головку  шатуна  запрессована  бронзовая  или  биметаллическая  с бронзовым слоем втулка, а в нижнюю, состоящую из двух частей,  установлены тонкостенные вкладыши, представляющие  собой  стальную  ленту,  внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем антифрикционного сплава. Обе части нижней головки шатуна скреплены двумя болтами, гайки которых во избежание самоотвертывания фиксируются.  В двигателе ЗИЛ-130  под  гайки  подкладываются  специальные  шайбы,  момент затяжки гаек 80-90,Н/м.,  а  самоотвертыванию  препятствуют  специальные штампованные  стопорные  гайки.   Затяжку   стопорной   гайки   необходимо производить  путем  ее  поворота  на  1,5  ...  2   грани   от   положения соприкосновения о основной гайкой.

        На стержне шатуна выштампован  номер  детали,  а  на  крышке  метка.

 Номер на шатуне  и метка на его крышке всегда должны быть обращены  в  одну сторону. К верхней и нижней головкам шатуна  подводится  масло:  к  нижней головке — через канал в коленчатом валу, а к верхней — через  прорезь.  Из нижней головки шатуна  масло  через  отверстие  выбрызгивается  на  стенки цилиндров. В двигателях на одной шатунной шейке коленчатого вала закреплено по два шатуна. Для правильной их сборки с поршнями нужно помнить, что  шатуны правого ряда цилиндров собраны с поршнями так, что номер на шатуне обращен назад по ходу автомобиля (см. рис.  3), а левого  ряда  —  вперед,  т.  е. совпадает с надписью на поршне.

        Коленчатый  вал  воспринимает  усилия,  передаваемые   от   поршней

 шатунами, и преобразует  их в крутящий момент, который затем через  маховик передается агрегатам трансмиссии.  В двигателе ЗиЛ-130  коленчатый вал стальной.

        Коленчатый вал (рис. 4) состоит из  шатунных и коренных  шлифованных  шеек, щек и противовесов. На переднем  конце вала  двигателей  ЗМЗ-53-12  и ЗИЛ-130 имеется углубление для  шпонки распределительной шестерни  и  шкива привода вентилятора, а также нарезное отверстие для  крепления  храповика; задняя часть вала выполнена в виде фланца, к которому  болтами  прикреплен маховик. В углублении задней торцовой части  коленчатого  вала  расположен подшипник ведущего вала коробки передач.

        Количество и расположение шатунных  шеек коленчатого вала зависит от числа цилиндров. В V-образном двигателе количество  шатунных  шеек  в  два раза  меньше  числа  цилиндров,  так  как  на  одну  шатунную  шейку  вала установлено по два шатуна — один левого и другой правого рядов цилиндров.

        Шатунные  шейки  коленчатого   вала   многоцилиндровых   двигателей

 выполнены в  разных плоскостях, что необходимо для равномерного чередования рабочих тактов в разных цилиндрах.

        В восьмицилиндровых V-образных двигателях коленчатые валы имеют  по четыре шатунные шейки, расположенные под углом в 90°.

 

       В  двигателе число коренных  шеек  коленчатого  вала  на  одну

 больше, чем шатунных, т. е. каждая шатунная  шейка  с  двух  сторон  имеет

 коренную.   Такой коленчатый вал называют  полноопорным. Коренные и шатунные шейки коленчатого вала  соединены  между  собой щеками.

        Для  уменьшения  центробежных  сил,  создаваемых  кривошипами,   на

 коленчатом валу  выполнены противовесы, а шатунные  шейки  сделаны  полыми. Для повышения твердости и увеличения срока службы поверхность  коренных  и шатунных шеек стальных валов закаливают нагревом токами высокой частоты.

        Коренные и шатунные шейки  вала соединены каналами  (сверлениями)  в щеках вала.  Эти  каналы  предназначены  для  подвода  масла  от  коренных подшипников к шатунным. В каждой шатунной шейке вала  имеется  полость,  которая  выполняет роль грязеуловителя. Сюда поступает масло от коренных шеек.  При  вращении вала частицы грязи, находящиеся в масле, под  действием центробежных  сил отделяются от масла и оседают  на  стенке  грязеуловителя,  а  к  шатунным шейкам поступает очищенное масло. Очистка  грязеуловителей  осуществляется через  завернутые  в  их  торцах  резьбовые  пробки  только  при  разборке двигателя.

        Перемещение вала в продольном  направлении  ограничивается  упорными  сталебаббитовыми шайбами,  которые  расположены  по  обе  стороны  первого коренного  подшипника   или   четырьмя   сталеалюминиевыми   полукольцами, установленными  в  выточке  задней  коренной  опоры.  В  местах   выхода коленчатого вала из картера  двигателя  имеются  сальники  и  уплотнители, предотвращающие утечку масла.

        На переднем конце вала установлен  резиновый самоподжимный  сальник, а на заднем конце выполнена  маслосгонная  резьба  или маслоотражательный буртик.

        В заднем коренном подшипнике  сделаны маслоулови-тельные  каналы,  в которые сбрасывается масло  с маслосгонной резьбы  или  маслоотражательного буртика и установлен сальник, состоящий из двух кусков асбестового шнура.

        Шатунные и коренные подшипники. В работающем двигателе нагрузки  на шатунные и коренные шейки коленчатого вала очень  велики.  Для  уменьшения трения  коренные  шейки,  как  и  шатунные,  расположены   в   подшипниках скольжения, которые выполнены  в  виде  вкладышей,  аналогичных  шатунным.

 Вкладыши каждого  коренного  или  шатунного  подшипника  состоят  из  двух половинок, устанавливаемых в нижней разъемной головке шатуна  и  в  гнезде блока  и  крышке   коренного   подшипника.   От   провертывания   вкладыши удерживаются выступом, входящим в паз шатунного или коренного  подшипника.

 Крышки коренных  подшипников закреплены при помощи болтов и  гаек,  которые для  предотвращения  от  самоотвертывания  зашплинтованы  проволокой  либо застопорены замковыми пластинами.

        Маховик уменьшает неравномерность  работы двигателя, выводит  поршни из  мертвых  точек,  облегчает  пуск  двигателя  и  способствует  плавному троганию  автомобиля  с  места.  Маховик  изготовлен  в  виде   массивного чугунного диска и прикреплен к фланцу коленчатого вала болтами с  гайками. При изготовлении маховик балансируется  вместе  с  коленчатым  валом.  Для предотвращения  нарушения  балансировки  при  разборке  двигателя  маховик установлен на несимметрично расположенные штифты или болты.

Картер двигателя, отлитый заодно с блоком цилиндров, является

 базисной (основной) деталью. К картеру крепятся детали  кривошипно-

 шатунного и  газораспределительного механизмов. Для повышения жесткости внутри  картера выполнены ребра, в которых  расточены гнезда коренных подшипников  коленчатого вала и опорных шеек распределительного вала.

    Снизу картер закрыт поддоном, выштампованным из  тонкого  стального

 Листа. Поддон является резервуаром для масла и в то же время защищает

 детали двигателя  от пыли и грязи. В нижней  части поддона предусмотрено

 отверстие для  выпуска масла, закрываемое резьбовой  пробкой. Поддон

 прикреплен к  картеру болтами. Чтобы не было  утечки масла, между поддоном и картером установлены прокладки и резиновые уплотнители.

 

Газораспределительный механизм: в двигателях внутреннего сгорания своевременный впуск  в  цилиндры свежего заряда горючей смеси и выпуск  отработавших  газов обеспечивается газораспределительным механизмом.

        На  двигателе ЗиЛ-130 установлен  газораспределительный  механизм  с

 верхним расположением  клапанов.

 

        Газораспределительный   механизм   состоит   из   распределительных

 шестерен, распределительного  вала, толкателей, штанг, коромысел с деталями крепления, клапанов, пружин с деталями  крепления  и  направляющих  втулок клапанов (рис. 5).

        Распределительный  вал  расположен  между  правым  и  левым  рядами

 цилиндров.  При  вращении распределительного вала  кулачок набегает на  толкатель  и поднимает его вместе со  штангой. Верхний  конец  штанги  надавливает  на регулировочный винт во внутреннем плече коромысла, которое,  провертываясь на своей оси, наружным плечом нажимает на  стержень  клапана  и  открывает отверстие  впускного  или  выпускного  канала  в  головке   цилиндров.   В рассматриваемых двигателях распределительный вал  действует  на  толкатели правого и левого рядов цилиндров.

 

 

Газораспределительный механизм  с  верхним  расположением  клапанов дает возможность улучшить форму камеры сгорания,  наполнение  цилиндров  и условия сгорания рабочей смеси. Лучшая  форма  камеры  сгорания  позволяет повысить также степень сжатия, мощность и экономичность двигателя.

        Распределительный вал (см. рис. 5) служит  для открытия  клапанов  в