Бензиновый, четырехтактный, четырехцилиндровый, рядный, восьмиклапанный двигатель, с верхним расположением распределительного вала (лист 2, 3). Система питания - карбюраторная. Порядок работы цилиндров: 1-3-4-2, отсчет - от шкива коленчатого вала.
3.1 Кривошипно - шатунный механизм
Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования поступательного движения поршня под действием энергии расширения продуктов сгорания топлива во вращательное движение коленчатого вала. Механизм состоит из поршня с поршневыми кольцами и пальцем, шатуна, коленчатого вала и маховика. Поршень 4 отливается из высокопрочного алюминиевого сплава. Поскольку алюминий имеет высокий температурный коэффициент линейного расширения, то для исключения опасности заклинивания поршня в цилиндре в головке поршня над отверстием для поршневого пальца залита терморегулирующая стальная пластина 5.
Измерять диаметр поршня для определения его класса можно только в одном месте: в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу на расстоянии 51.5 мм от днища поршня. В остальных местах диаметр поршня отличается от номинального, т.к. наружная поверхность поршня имеет сложную форму. В поперечном сечении она овальная, а по высоте коническая. Такая форма позволяет компенсировать неравномерное расширение поршня из-за неравномерного распределения массы металла внутри поршня. На наружной поверхности поршня нанесены кольцевые микроканавки глубиной до 14 микрон. Такая поверхность способствует лучшей приработке поршня, так как в микроканавках задерживается масло. В нижней части бобышек под поршневой палец имеются отверстия для прохода масла к поршневому пальцу. Для улучшения условий смазки в верхней части отверстий под палец сделаны два продольных паза шириной 3 мм и глубиной 0.7 мм, в которых накапливается масло Ось отверстия под поршневой палец смещена на 1,5 мм от диаметральной плоскости поршня в сторону расположения клапанов двигателя Благодаря этому поршень всегда прижат к одной стенке цилиндра, и устраняются стуки поршня о стенки цилиндра при переходе его через ВМТ. Однако, это требует установки поршня в цилиндр в строго определенном положении. При сборке двигателя поршни устанавливаются так, чтобы стрелка на днище поршня была направлена в сторону передней части двигателя. По массе поршни сортируются на три группы: нормальную, увеличенную на 5 г и уменьшенную на 5 г. Этим группам соответствует маркировка на днище поршня: "Г", "+" и " - " . На двигателе все поршни должны быть одной группы по массе, чтобы уменьшить вибрации из-за неодинаковых масс возвратно-поступательно движущихся деталей. В запасные части поставляются поршни номинального размера только трех классов: А, С и Е. Этого достаточно для подбора поршня к любому цилиндру при ремонте двигателя, так как поршни и цилиндры разбиты на классы с некоторым перекрытием. Например, к цилиндрам классов В и D может подойти поршень класса С. Главное при подборе поршня - обеспечить необходимый монтажный зазор между поршнем и цилиндром - 0,025-0,045 мм. Кроме поршней номинального размера в запасные части поставляются и ремонтные поршни с увеличенным на 0,4 и 0,8 мм наружным диаметром. На днищах ремонтных поршней ставится маркировка в виде квадрата или треугольника. Треугольник соответствует увеличению наружного диаметра на 0,4 мм, а квадрат - на 0,8 мм. Поршневой палец 10 стальной, трубчатого сечения, запрессован в верхнюю головку шатуна и свободно вращается в бобышках поршня, По наружному диаметру пальцы сортируются на три категории через 0,004 мм соответственно категориям поршней.
Торцы пальцев окрашиваются в соответствующий цвет: синий - первая категория, зеленый - вторая и красный - третья. Поршневые кольца обеспечивают необходимое уплотнение цилиндра и отводят тепло от поршня к его стенкам. Кольца прижимаются к стенкам цилиндра под действием собственной упругости и давления газов. На поршне устанавливаются три чугунных кольца - два компрессионных 7, 8 (уплотняющих) и одно (нижнее) маслосъемное 6, которое препятствует попаданию масла в камеру сгорания Верхнее компрессионное кольцо 8 работает в условиях высокой температуры, агрессивного воздействия продуктов сгорания и недостаточной смазки, поэтому для повышения износоустойчивости наружная поверхность хромирована и для улучшения прирабатываемости имеет бочкообразную форму образующей. Нижнее компрессионное кольцо 7 имеет снизу проточку для собирания масла при ходе поршня вниз, выполняя при этом дополнительную функцию маслосбрасывающего кольца Поверхность кольца для повышения износоустойчивости и уменьшения трения о стенки цилиндра фосфатируется. Маслосьемное кольцо имеет хромированные рабочие кромки и проточку на наружной поверхности, в которую собирается масло, снимаемое со стенок цилиндра. Внутри кольца устанавливается стальная витая пружина, которая разжимает кольцо изнутри и прижимает его к стенкам цилиндра. Кольца ремонтных размеров изготавливаются (так же, как и поршни) с увеличенным на 0,4 и 0,8 мм наружным диаметром. Шатун является стальным, обрабатывается вместе с крышкой, и поэтому они в отдельности невзаимозаменяемы. Чтобы при сборке не перепутать крышки и шатуны, на них клеймится номер цилиндра, в который они устанавливаются. При сборке цифры на шатуне и крышке должны находиться с одной стороны. Коленчатый вал 25 отливается из высокопрочного специального чугуна и состоит из шатунных и коренных шлифованных шеек. Для уменьшения деформаций при работе двигателя вал сделан пятиопорным и с большим перекрытием коренных и шатунных шеек В теле вала просверлены каналы 14 для подачи масла от коренных шеек к шатунным. Технологические выводы каналов закрыты колпачковыми заглушками 26. Для уменьшения вибраций двигателя вал снабжен противовесами, отлитыми заодно целое с валом. Они уравновешивают центробежные силы шатунной шейки, шатуна и поршня, которые возникают при работе двигателя. Кроме того, для уменьшения вибраций коленчатый вал еще динамически балансируют высверливая металл в противовесах.
Рисунок 4. - Кривошипно-шатунный механизм проектируемого двигателя
1. Крышка шатуна; 2. Болт крепления крышки шатуна; 3. Шатун; 4. Поршень; 5. Терморегулирующая пластина поршня; 6. Маслосъемное кольцо; 7. Нижнее компрессионное кольцо; 8. Верхнее компрессионное кольцо; 9. Разжимная пружина, 10. Поршневой палец; 11. Вкладыш шатунного подшипника, 12. Упорные полукольца среднего коренного подшипника; 13. Вкладыши коренного подшипника; 14. Каналы дни подачи масла от коренного подшипника к шатунному; 15 Держатель заднего сальника коленчатого вала; 16. Задний сальник коленчатого вала; 17. Штифт для датчика ВМТ; 18 Метка (лунка) ВМТ поршней 1-го и 4-го цилиндра; 19. Шкала в люке картера сцепления, 20. Метка ВМТ поршней 1-го и 4-го цилиндров на ободе маховика; 21. Шайба болтов крепления маловика; 22. Установочный штифт сцепления; 23. Зубчатый обод маховика; 24 Маховик; 25. Коленчатый вал; 26. Заглушка масляных каналов коленчатого вапа: 27 Передний сальник коленчатого вала (запрессован в крышку масляного насоса); 28. Зубчатый шкив привода распределительного вала; 29. Шкив привода генератора; А Маркировка категории поршня по отверстию для поршневого пальца; B. Маркировка класса поршня по наружному диаметру; C. Маркировка ремонтного размера поршня; D Установочная метка; I Метки для установки момента зажигания. II. Маркировка крышек коренных подшипников коленчатого вала (счет опор ведется от передней части двигателя)
3.2 Газораспределительный механизм
двигатель поршень давление шатунный
Газораспределительный механизм обеспечивает наполнение цилиндров двигателя свежим зарядом горючей смеси и выпуск отработавших газов в соответствии с требованиями рабочего процесса в каждом из цилиндров двигателя. Этот механизм характеризуется верхним рядным расположением клапанов. Распределительный вал 18, управляющий открытием и закрытием клапанов, расположен в головке цилиндров и приводится во вращение от коленчатого вала зубчатым ремнем 3. Клапаны приводятся в действие непосредственно кулачками распределительного вала через цилиндрические толкатели 29 без промежуточных рычагов.
Интересное: Зачем нужно промывать систему охлаждения?.
В гнезде толкателя находится шайба 30, подбором которой регулируется зазор в клапанном механизме. Эластичный зубчатый ремень приводит во вращение и шкив 4 насоса охлаждающей жидкости. Ролик 5 служит для натяжения ремня. Он вращается на эксцентричной оси 6, прикрепленной к головке цилиндров. Поворачивая ось 6 относительно шпильки крепления, изменяют натяжение ремня. Натяжение ремня считается нормальным, если в средней части ветви между шкивами распределительного и коленчатого валов ремень закручивается усилием пальцев в 1.5-2 кгс. Благодаря строгой ориентации шпоночных пазов в ведущем 2 и ведомом 9 шкивах относительно зубьев и соответствующего зацепления их с зубчатым ремнем обеспечиваются требуемые фазы газораспределения. Проверка правильного взаимного расположения шкивов привода производится следующим образом: коленчатый вал поворачивается до положения, при котором поршень первого цилиндра находится в ВМТ такта сжатия (оба клапана закрыты, а метка на шкиве коленчатого вала совмещена с меткой 13 на крышке масляного насоса). При этом метка 8 должна совпадать с меткой 7 на задней крышке зубчатого ремня, а метка на маховике должна находиться против среднего деления шкалы на картере сцепления. Если метки не совпадают, то ослабляют ремень натяжным роликом, снимают со шкива распределительного вала, корректируют положение шкива, снова надевают ремень на шкив и слегка натягивают натяжным роликом. Опять проверяют совпадение установочных меток, провернув коленчатый вал на два оборота по часовой стрелке. Не допускается проворачивать коленчатый и распределительный валы, если не установлен ремень привода распределительного вала, т.к. поршни в ВМТ упрутся в клапаны, и детали двигателя будут повреждены. Кроме того, коленчатый вал допускается проворачивать только за борт крепления шкива привода генератора и только в сторону затягивания болта (по часовой стрелке). Не допускается проворачивать коленчатый вал за шкив распределительного вала или за болт его крепления.Распределительный вал, отлитый из чугуна, имеет пять опорных шеек, которые вращаются в гнездах, выполненных в головке цилиндров и в корпусах 15 и 16 подшипников распределительного вала. На валу имеется эксцентрик 17 для привода топливного насоса. Задний торец распределительного вала имеет паз для соединения с датчиком-распределителем зажигания двигателя. От осевых перемещений распределительный вал удерживается упорным буртиком вала, располагаемым между торцем задней опоры вала и корпусом вспомогательных агрегатов. Для повышения износостойкости рабочие поверхности кулачков, эксцентрика и поверхность под сальник отбеливаются. Глубина отбеленного слоя не менее 0,2 мм Клапаны (впускной 24 и выпускной 26), служащие для периодического открытия и закрытия отверстий впускных и выпускных каналов, расположены в головке цилиндров наклонно в ряд. Впускной клапан изготовлен из хромокремнистой стали. Его головка имеет больший диаметр для лучшего наполнения цилиндра. Выпускной клапан выполнен составным: стержень из хромоникельмолибденовой стали с лучшей износостойкостью на трение и хорошей теплопроводностью для отвода тепла от головки клапана к его направляющей втулке, а головка - из жаропрочной хромоникельмарганцовистой стали. Кроме того, рабочая фаска выпускного клапана, работающая при высоких температурах в агрессивной среде отработавших газов, имеет наплавку из жаростойкого сплава Направляющие втулки клапанов изготовлены из чугуна, запрессованы в головку цилиндров и от возможного выпадания удерживаются стопорными кольцами 27. Отверстия во втулках окончательно обрабатываются в сборе с головкой цилиндров, что обеспечивает узкий допуск на диаметр отверстия и точность его расположения по отношению к рабочим фаскам седла и клапана. В отверстиях направляющих втулок имеются спиральные канавки для смазки. У втулок впускных клапанов канавки нарезаны до половины длины отверстия, а у втулок выпускных клапанов - по всей длине отверстия. Сверху на направляющие втулки надеваются колпачки 28 из фторкаучуковой резины со стальным арматурным кольцом, которые охватывают стержень клапана и служат для уменьшения проникновения масла в камеру сгорания через зазоры между направляющей втулкой и стержнем клапана. Пружины (наружная 21 и внутренняя 22) прижимают клапан к седлу и не позволяют ему отрываться от привода. Пружины нижними концами опираются на опорную шайбу 23. Верхняя опорная тарелка 20 пружин удерживается на стержне клапана двумя сухарями 19, имеющими в сложенном виде форму усеченного конуса. Сухари имеют три внутренних буртика, которые входят в выточки на стержне клапана.
Такая конструкция обеспечивает как надежное соединение, так и поворот клапанов при работе, благодаря чему они изнашиваются равномернее. Толкатели 29 предназначены для передачи усилия от кулачков распределительного вала к клапанам. Толкатели изготовлены в виде цилиндрических стаканов и находятся в направляющих головки цилиндров В торцевом углублении толкателя размещается регулировочная шайба 30 определенной толщины, обеспечивающая необходимый зазор между кулачком распределительного вала и толкателем с шайбой. Шайбы сделаны из стали 20Х и для увеличения твердости поверхности подвергнуты нитроцементации. В запасные части поставляются регулировочные шайбы толщиной от 3 до 4,5 мм с интервалом через каждые 0,05 мм. Толщина шайбы маркируется на ее поверхности. Шайбу необходимо устанавливать в толкатель маркировкой вниз. При работе двигателя толкатели все время провертываются вокруг своих осей, что необходимо для их равномерного износа Вращение толкателей достигается за счет смещения оси кулачка относительно оси толкателя на 1 мм.
Рисунок 5. - Газораспределительный механизм проектируемого двигателя
1. Шкив на коленчатом валу для привода генератора; 2. Зубчатый шкив на коленчатом валу для привода распределительного вала; 3. Зубчатый ремень привода распределительного вала; 4. Шкив насоса охлаждающей жидкости; 5. Натяжной ролик; 6. Эксцентриковая ось натяжного ролика; 7. Установочная метка (усик) на задней крышке зубчатого ремня; 8. Установочная метка на шкиве распределительного вала; 9. Шкив распределительного вала; 10. Метка опережения зажигания на 5' на передней крышке зубчатого ремня; 11. Метка опережения зажигания на 0"; 12. Метка ВМТ на шкиве привода генератора; 13. Установочная метка на крышке масляного насоса; 14. Метка ВМТ на зубчатом шкиве коленчатого вала; 15. Передний корпус подшипников распределительного вала; 16. Задний корпус подшипников распределительного вала; 17. Эксцентрик на распределительном валу для привода топливного насоса; 18 Распределительный вал; 19. Сухари клапана; 20. Тарелка клапана; 21. Наружная пружина клапана; 22. Внутренняя пружина клапана; 23. Опорная шайба пружин; 24. Впускной клапан; 25. Направляющие втулки клапана; 26. Выпускной клапан; 27. Стопорное кольцо; 28. Маслоотражательный колпачок; 29. Толкатель клапана; 30. Регулировочная шайба; 31. Головка цилиндров; 32. Седло клапана; 33. Дистанционное кольцо; I. Проверка натяжения ремня; II. Порядок затягивания болтов крепления головки цилиндров; III. Порядок затягивания гаек крепления корпусов подшипников распределительного вала
Интересное еще здесь: Обзор.
Описание конструкции и систем двигателя.