Их отличительная особенность заключается в использовании вместо механического элемента, предназначенного для приготовления топливо-воздушной смеси (карбюратора, причем достаточно сложного по конструкции) гидравлической топливной системы среднего давления с форсунками впрыска, топливным насосом (гидравлическим или электробензонасосом),электронным блоком и комплексом датчиков.
В системах данного типа существуют так же и другие вспомогательные элементы, которые также усложняют функциональные структурные схемы, однако определяют основное направление развития техники в этой области на длительную перспективу. Кроме того, необходимо отметить, что системы впрыска за рубежом так и получили название «электронные карбюраторы», начиная со старых моделей «Феникс» и «Мультек».
Для улучшения процесса сгорания поршневые двигатели внутреннего сгорания могут иметь различные формы камер сгорания: в виде определенной формы углублений в поршне; вытеснители, выплавленные в поршнях; камеры обычного типа, сферические, шатровые, предкамеры и пр. Это относится в большинстве своем и к карбюраторным, и к дизельным четырехтактным двигателям. Двухтактные двигатели обычно имеют простую форму камеры сгорания или полусферическую, а поршень – простого типа. Рабочая камера роторно-поршневого типа – сегментного вида, а для газотурбинных двигателей она представляет собой открытую камеру сгорания. К наиболее современным и экономичным камерам сгорания бензиновых двигателей внутреннего сгорания относятся предкамеры (или форкамерно -факельное зажигание). Для дизельных двигателей ее форма может быть очень разнообразна, а экономичность и мощностные параметры повышаются с помощью других устройств, в первую очередь за счет турбонаддува. Для двухтактных двигателей важную роль играет расположение впускных и выпускных окон и организация продувки, а на экономичность оказывает значительное влияние наличие клапана (золотника) на впуске.
Блоки цилиндров двигателей
Все двигатели имеют литой блок цилиндров, головку блока цилиндров, крышку клапанной коробки, поддон картера, прокладки и пр. Это основные корпусные детали, обеспечивающие возможность и надежность его функционирования. В блоке цилиндров устанавливаются гильзы цилиндров (в преобладающем большинстве «сухие». Двухтактные двигатели имеют головку блока цилиндров и гильзы с ореберением для воздушного охлаждения, а также, как правило, разъемный посередине блок-картер с элементами сцепления, коробки передач и прочее
Материалом изготовления блоков цилиндров обычно являются чугун или литьевой алюминий, головки блоков цилиндров отливаются из алюминия, и тем более оребренные для воздушного охлаждения. Чугун может выдерживать высокие температурные нагрузки, а литьевой алюминий позволяет изготовить сложные, в т ом числе оребренные формы, у которых очень большая поверхность охлаждения и большой теплоотвод.
Гильзы цилиндров или вышлифовываются в блоке путем доводки после литья этой формы блока и его закалки («сухие» гильзы),или имеют отдельную вставную форму в блок цилиндров с возможностью их замены («мокрые» гильзы).Блоки цилиндров могут иметь отлитую внутри рубашку охлаждения.
Типичными элементами двигателей являются основные системы кривошипно-шатунный механизм, механизмы газораспределения, система охлаждения, смазочная система, система питания и выпуска отработавших газов, система зажигания и электрического пуска.
Узлы кривошипно-шатунного механизма
Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршней, воспринимающих давление газов, во вращательное давление коленчатого вала. Детали кривошипно-шатунного механизма разделяются на неподвижные и подвижные. Детали первой группы перечислены ранее.
К подвижным деталям относятся поршень с кольцами и поршневым пальцем, шатун, коленчатый вал и маховик. Кроме того, существуют также крепежные детали. Поршни для карбюраторных и дизельных двигателей имеют несколько отличаются.
В частности, для бензиновых двигателей современные поршни имеют очень, короткую юбку и выполнены из алюминия. Кроме того, в днище поршня могут быть клапанные углубления, а на поршне имеется два компрессионных и одно маслосъемное кольцо. Для дизельных двигателей поршни также в основном изготавливаются из алюминия, однако они имеют длинную, чуть овальную юбку для уменьшения задиров о зеркало цилиндра. В поршне имеется либо впадины под клапаны, либо вытеснители, либо определенная форма камеры сгорания, а также он имеет три компрессионных и одно маслосъемное кольцо. Иногда на поршень наносится предупредительная маркировка эксцентриситета пальца (для правильной установки поршня). Поршни для двухтактных двигателей имеют обычно длинную юбку.
Поршни шатунов имеют литую пространственную форму с внутренними выплавленными бобышками, в которые вставляется шлифованный палец шатуна. С его помощью осуществляется сборка системы и передача усилия от поршня к маховику. Одновременно при вращении коленвала поршень толкается шатуном вверх. Все движение поршней вверх-вниз осуществляется внутри цилиндров. Шатун имеет высокопрочный стержень с бобышкой вверху для установки поршня на пальце и разьемным отверстием с крышкой для шатунного подшипника снизу. Он изготавливается ковкой из чугуна или стали.
Сам коленчатый вал изготавливается из чугуна путем ковки его колен в необходимую форму разворотов, а также может быть изготовлен сварным из специальных сталей. В теле коленчатого вала сверлятся внутренние длинные отверстия, связанные между собой в один канал. по которому подается масло под давлением для смазки подшипников скольжения (вкладышей) коренных опорных подшипников самого коленчатого вала и непосредственно шатунов. Сами подшипники скольжения, т.е. вкладыши выполняются из стальных полуколец с нанесенным на их поверхность антифрикционным материалом (бабитовые. вкладыши).Они могут работать лишь в условиях смазки под давлением или хотя бы подачей ее разбрызгиванием к узлам трения..
Поэтому двигатели, имеющие в коленчатых валах сверления для масляного канала работают долговечнее и требуют меньше замен вкладышей двигателя. Однако существуют так же коленчатые валы без внутренних высверленных каналов, но в блоке цилиндров имеются выплавленные внутренние обьемы с отверстиями возле самих вкладышей (хотя бы коренных),что представляет собой масляные каналы системы смазки из которых впрыскивается масло под давлением к этим узлам трения. Кроме того, системы смазки имеют масляный поддон, в котором вращается коленчатый вал и омывается самой смазкой, т.е. происходит «саморазбрызгивание» и смазка узлов трения. Поэтому наличие системы смазки с насосами давления для обеспечения работы двигателя-обязательное условие работы двигателя. Вкладыши двигателей имеют несколько ремонтных размеров и разделяются на коренные и шатунные.
Их сборка или замена осуществляется при разборке двигателя, его кривошипно-шатунного механизма путем снятия крышек вкладышей шатунов или шатунных шеек.
На мотоциклах применяются коленчатые валы разборной конструкции, на которых устанавливаются не подшипники трения, а подшипники качения (шариковые или роликовые), а смазка осуществляется внутри корпуса блока цилиндров обтекающей через его топливо-воздушной смесью, в состав которой обязательно добавляется масло. Такие конструкции разборных коленчатых валов стали применяться и для двигателей легковых автомобилей. Поэтому современные двигатели так же могут иметь подшипники качения хотя бы для шатунов. Современные конструкционные материалы могут обеспечить их прочность и долговечность при высоких давлениях сгорающих в камере сгорания газов при их расширении.
Любой коленчатый вал поршневого двигателя имеет коленчатую структуру с шейками подшипников и противовесами (щеками),которые обязательно уравновешываются при установке двигателя путем высверливания и удаления таким образом части металла из него до тех пор пока весь вал не будет равномерно вращаться на измерительном стенде. Это обязательное условие, иначе появится неравномерность работы двигателя, что приведет не только к высокой его вибрации, но и отказу его работы. Поэтому при изготовлении и сборке двигателя- уравновешивание коленчатого вала обязательная операция.
Коленчатый вал и маховик имеет литую форму с подшипниками скольжения (или качения на форсированных спортивных двигателях).
Важнейшим элементом кривошипно-шатуного механизма двигателя без которого так же невозможна его работа является маховик, который укрепляется на заднем фланце двигателя со стороны сцепления и коробки передач. Без маховика двигатель практически не будет работать, – его неравномерность будет наиболее высокой. Маховик представляет собой тяжелый инерционный диск с высверленным в нем отверстиями с целью окончательного его уравновешивания, удаления дисбаланса и вибрации. На маховик укрепляется сцепление трансмиссии. Маховик выполняется из стали и укрепляется с помощью болтов на фланце коленвала. Поверхность маховика шлифуется со стороны нажимного диска сцепления для обеспечения ровной и гладкой поверхности для работы буксования сцепления при переключениях передач или трогании с места и т. п.
Таким образом вся система кривошипно-шатунного механизма работает по инерционной схеме. Когда в одном цилиндре осуществляется рабочий ход за счет расширения горящих газов, требуется продолжение вращения его коленчатого вала, что осуществляется и за счет инерции тяжелого маховика. Поэтому требование к уравновешенности и инерционности кривошипно-шатунного механизма самого двигателя – самые высокие. Вибрация двигателя поэтому не допускается и сводится к минимуму. Для увеличения работоспособности двигателя поэтому применяются многоцилиндровые схемы, а не двухцилиндровые. С увеличением количества цилиндров уменьшается требование к массе маховика, т.к.он не может быть свертяжелым (иначе он может выгнуть или свернуть свой фланец крепления).В связи с этим рядные двигателя стремятся делать не менее 3—4 цилиндровых, а V-образные предпочтительны для двигателей большой мощности, т.е. для грузовых автомобилей в первую очередь. Но для поршневых компрессоров, которые так же имеют маленький коленчатый вал маховик не требуется, так как осуществляется его принудительное вращение с помощью, например, ременчатого шкивного привода от самого двигателя.
Вы ознакомились с фрагментом книги.
Для бесплатного чтения открыта только часть текста.
Приобретайте полный текст книги у нашего партнера:
