Двигатели внутреннего сгорания

Подвижные и не подвижные детали КШМ.

Кривошипно-шатунный механизм

В одноцилиндровом четырехтактном двигателе на каждые два оборота коленчатого вала приходится четыре хода поршня, только один из которых - рабочий. Это приводит к неравномерной работе двигателя. Для небольших двигателей, таких? Как легкие лодочные моторы, двигатели мопедов, легких мотоциклов и т. д., такая неравномерность не представляет большой проблемы. Для более тяжелых автомобилей требуется большая мощность двигателя, а, следовательно, и больший рабочий объем цилиндра. В этом случае неравномерность работы двигателя становится более заметной. Вот почему на современных автомобилях применяются многоцилиндровые ДВС. Применение нескольких цилиндров, в которых рабочий ход происходит в разные моменты времени, дает возможность сгладить пульсации крутящего момента на вале двигателя. Большинство легковых автомобилей малого класса имеют четырехцилиндровые двигатели, хотя иногда используются двухцилиндровые и трехцилиндровые. На более тяжелых автомобилях, требующих большой мощности, наряду с четырехцилиндровыми, могут применяться пятицилиндровые и шестицилиндровые двигатели. Легковые автомобили высшего класса оборудуются восьмицилиндровыми и двенадцатицилиндровыми двигателями, хотя встречаются двигатели с десятью цилиндрами. Большинство грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности имеют двигатели с шестью и восемью цилиндрами.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

• Блок цилиндров 
• Головка блока цилиндров 
• Поршень 
• Шатун 
• Коленчатый вал 

Неподвижные детали кривошипно-шатунного механизма

 
Кривошипно-шатунный механизм многоцилиндрового двигателя состоит из подвижных и неподвижных деталей. 

К подвижным деталям КШМ относятся: поршень, поршневые кольца, поршневой палец,шатун, коленчатый вал, вкладыш подшипника и маховик. Неподвижными деталями КШМ являются: блок цилиндров, головка блока цилиндров и прокладка головки блока.  
Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давление газов, возникающих при сгорании топлива в цилиндрах двигателя, и преобразует это давление в механическую работу по вращению коленчатого вала. 

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Схемы расположения цилиндров в двигателях различной компоновки: 
а — рядный четырехцилиндровый; 
б — V-образный шестицилиндровый; 
в — оппозитный четырехцилиндровый; 
г — VR-двигатель шестицилиндровый;  
д и е — W-образные 12-цилиндровые двигатели; 
α — угол развала

Расположение цилиндров в блоке определяет компоновочную схему двигателя. Если оси цилиндров расположены в одной плоскости, то такие двигатели называют рядными.  
Рядные двигатели устанавливаются на автомобиле или вертикально, или под углом к вертикальной плоскости для уменьшения высоты, занимаемой двигателем, а в некоторых случаях - горизонтально, например при размещении под полом автобуса. В V-образных двигателях оси цилиндров находятся в двух плоскостях, расположенных под углом друг к другу.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Угол между осями цилиндров может быть различным. Разновидностью такого двигателя можно считать двигатель с так называемыми оппозитными (противолежащими) цилиндрами (в некоторых странах такую компоновку называют «boxer»), у которого этот угол составляет 180°.

КШМ и взаимодействие его деталей в двигателе

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала двигателя.

Ранее рассматривалась работа одноцилиндрового двигателя. Это было необходимо для простоты восприятия протекающих в нем процессов. Однако на большинстве легковых автомобилей, как отечественных, так и зарубежных, устанавливаются четырехцилиндровые двигатели. Конечно, существуют варианты и с другим количеством цилиндров (от двух до восьми), но в объеме этой книги мы с вами ограничимся знакомством именно с четырехцилиндровым двигателем, так как именно он является самым распространенным.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Рис. 1 Общий вид четырехцилиндрового двигателя (на примере автомобиля ВАЗ 2106)

а) продольный разрез; б) поперечный разрез 
1 - блок цилиндров; 2 - головка блока цилиндров; 3 - поддон картера двигателя; 4 - поршни с кольцами и пальцами; 5 - шатуны; 6 - коленчатый вал; 7 - маховик; 8 - распределительный вал; 9 - рычаги; 10 - впускные клапаны; 11 - выпускные клапаны; 12 - пружины клапанов; 13 - впускные и выпускные каналы

У четырехцилиндрового двигателя кривошипно-шатунный механизм состоит из (см. рис. 1):

• блока цилиндров с картером,
• головки блока цилиндров,
• поддона картера двигателя,
• поршней с кольцами и пальцами,
• шатунов,
• коленчатого вала,
• маховика.

Блок цилиндров объединяет в себе не только уже известные нам цилиндры и шатунно-поршневую группу, но и другие системы двигателя. Он является основой двигателя, в которой есть множество литых каналов и сверлений, подшипников и заглушек. Именно в блоке цилиндров вращается (на подшипниках) коленчатый вал. Во внутренних полостях блока циркулирует жидкость системы охлаждения, там же проходят и масляные каналы системы смазки двигателя. Большая часть из навесного оборудования двигателя монтируется, опять же, на блоке цилиндров. Нижняя часть блока называется картером.

Головка блока цилиндров является второй по значимости и по величине составной частью двигателя. В головке расположены камеры сгорания, клапаны и свечи цилиндров, в ней же на подшипниках вращается

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

распределительный вал с кулачками. Так же, как и в блоке цилиндров, в его головке имеются водяные и масляные каналы и полости. Головка крепится к блоку цилиндров и, при работе двигателя, составляет с блоком единое целое.

На холостом ходу двигателя, его коленчатый вал вращается со скоростью приблизительно 800 - 900 оборотов в минуту (13 - 15 об/сек). На средней и большой скорости движения автомобиля число оборотов коленчатого вала в минуту составляет уже от 2000 до 4000. А в ходе автомобильных соревнований, у специально подготовленных автомобилей, двигатель «раскручивается» до 12000 об/мин (200 оборотов в секунду) и даже более того. Поршни движутся в цилиндре с огромной скоростью! Ведь за один оборот коленчатого вала каждый поршень успевает подняться вверх, «развернуться» и опуститься вниз (или наоборот – сначала вниз, потом вверх). Свой путь от одной мертвой точки до другой, поршни «пролетают» за сотые доли секунды! А если вспомнить еще и об огромных температурах и давлении в цилиндрах в это время.

Мы с вами разобрались с очень сложным и уникальным процессом, происходящим внутри двигателя с одним цилиндром. Многоцилиндровый двигатель принципиально ни чем не отличается от простейшего одноцилиндрового. Однако, когда цилиндров много, представьте, как они работают и в каких условиях (температуры, давление, трение), при этом безотказно и продолжительное время, доставляя нам только удовольствие ничего не требуя взамен, кроме лишь «кормления» двигателя бензином и периодического его обслуживания.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Основные неисправности кривошипно-шатунного механизма

Стуки в двигателе могут быть по причине износа поршневых пальцев, шатунных и коренных подшипников.

Для устранения неисправности необходимо заменить изношенные детали.

Повышенная дымность выхлопных газов и (или) падение компрессии (давление в конце такта сжатия) случается из-за износа поршневых колец, поршней, цилиндров, залегания поршневых колец в канавках поршней. Для устранения неисправности следует заменить изношенные детали.

Эксплуатация кривошипно-шатунного механизма двигателя

Правильная эксплуатация двигателя крайне необходима, так как его ремонт достаточно трудоемкий и дорогостоящий процесс. И к кривошипно-шатунному механизму, это относится в первую очередь.

Ресурс работы двигателя - это продолжительность нормальной работы двигателя без его капитального ремонта. Для отечественных автомобилей ресурс двигателя составляет приблизительно 150 - 200 тысяч километров пробега, и несколько больше для иномарок.

Не нужно забывать о своевременной смене масел, жидкостей, фильтров и других расходных материалов. Плюс к этому, двигатель также требует периодических регулировок. Необходимо соблюдать сроки обслуживания его механизмов и систем, как этого рекомендует завод–изготовитель вашего автомобиля. А иначе, через удивительно короткий промежуток времени, вам может понадобиться именно капитальный ремонт двигателя.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Факторы, влияющие на продолжительность работы двигателя

Первый фактор, уменьшающий ресурс двигателя - частые перегрузки автомобиля. Если загрузка салона, багажника и прицепа превышает все разумные пределы, то, двигаясь на такой перегруженной машине продолжительное время, вы рискуете выработать ресурс двигателя ранее вышеуказанного срока.

Если сумка, с которой вы идете по улице, весит 1,5 - 2 кг, то можно долго не ощущать усталости. А теперь давайте возьмем на прогулку свой любимый телевизор с диагональю 51 см и, «погуляв» по набережным часика этак два, оценим свое состояние. А ведь в отличие от нашего с вами организма, металл претерпевает необратимые изменения.

Вторым фактором, влияющим на срок службы вашего двигателя, является движение с максимально возможной скоростью длительное время.

Если на трехкилометровой дистанции по кроссу, вы будете бежать также быстро, как и на 100 метров, то вам не избежать быстрого уставания и потери сил. Сразу вспоминается фраза из песни В. Высоцкого: «Он на десять тыщь, рванул как на пятьсот... и... спекся!». Последствия для человеческого организма могут быть плачевными. То же самое происходит и с двигателем автомобиля. Жаль, что многие начинают понимать это слишком поздно. Количество «взрывов» в цилиндрах, периодичность колебаний температуры и давления за одну секунду, не могут не влиять на продолжительность «жизни» деталей двигателя.

Третий фактор, ускоряющий износ двигателя, - экология. Грязный воздух и грязные дороги укорачивают жизнь не только человеку, но и разрушающе действуют на структуру металла, уменьшая ресурс двигателя. Поэтому не

нужно забывать вовремя производить замену фильтров по мере возможности

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

применять чистые масла и бензин, следить за внешним видом двигателя своего автомобиля. Хотя бы пару раз в год, его следует очищать от грязи и мыть с использованием специальных жидкостей

Применение антифрикционных покрытий для деталей кривошипно-шатунного механизма автомобильных двигателей

Рассмотрим применение антифрикционных покрытий для деталей кривошипно-шатунного механизма автомобильных двигателей: поршней и поршневых колец, шеек коленчатого вала, прокладок головки блока цилиндров.

1. Особенности работы  кривошипно-шатунного механизма  автомобильных двигателей 
2. Потери на трение в кривошипно-шатунном механизме автомобильных двигателей

3. Неисправности кривошипно-шатунного  механизма автомобильных двигателей, связанные с износом узлов  трения и неисправностями системы  смазки 
4. Применение антифрикционных покрытий для деталей кривошипно-шатунного механизма автомобильных двигателей

5. Опыт применения антифрикционных  покрытий для деталей кривошипно-шатунного  механизма автомобильных двигателей

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Рис. 2 особенности работы кривошипно-шатунного механизма автомобильных двигателей.

Автомобильные поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) преобразуют энергию сгорания топлива в механическую энергию путем совершения работы расширения газов. ДВС включает в себя ряд механизмов и систем, условия функционирования которых существенно различаются. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) непосредственно воспринимает давление образующихся при сгорании топлива газов и преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

КШМ является самым энергоемким механизмом двигателя. Он состоит из деталей, традиционно подразделяемых на две группы.

1. Подвижные детали КШМ: поршень с поршневыми кольцами, поршневой палец, шатун, коленчатый вал с подшипниками, маховик.

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата