30Мар

Как устроены шатуны и коленчатый вал: Шатун и коленчатый вал

Содержание

Устройство шатуна

Шатун необходим для соединения поршня с коленчатым валом и передачи усилия от поршня к коленчатому валу. Шатун штампуется из стали.

Для повышения прочности шатуна его подвергают дробеструйной обработке.

Устройство шатуна:

1)      верхней головки 1;

2)      стержня 3;

3)      нижней головки 4 (с крышкой 6).

В верхней головке запрессовывается бронзовая втулка 2 . Во втулке и верхней головке шатуна есть специальные отверстия для подвода масла к изнашиваемой поверхности поршневого пальца. А стержень шатуна выполнен в двутавровом сечении.

Нижняя головка шатуна разъемная. Съемная часть нижней головки шатуна называется крышкой шатуна. Крепится крышка к шатуну с помощью двух болтов с лысками (которые служат для того чтобы болты не проворачивались).

Под подшипники скользящего типа 5 (вкладыши) в нижней головке шатуна и крышке в сборе выполняется расточка, в связи с этим крышки шатунов являются невзаимозаменяемыми. Для обеспечения правильной комплектации деталей на них выбиты порядковые номера. На теле и крышке шатуна есть специальные пазы в которые входят выступы на вкладышах. Шатунные и коренные  подшипники представляют собой тонкостенные вкладыши с рабочим слоем из свинцовой бронзы. В верхнем вкладыше есть отверстие для подвода масла и специальная канавка по которой масло распределяется. Вкладыши верхних и нижних коренных подшипников не взаимозаменяемы. Для предотвращения смещений и проворачиваний вкладышей, а также осевых смещений выполнены выступы усики. В случае необходимости ремонта блока, коленчатого вала и шатунов создан перечень ремонтных размеров вкладышей.

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Запрессовка поршневых пальцев из шатуна

2. Выпрессовка поршневых пальцев из шатуна
3. Ремонт шатуна современного двигателя грузового автомобиля

4. Звуки неисправностей двигателя (стуки двигателя)

5. Признаки и причины неисправностей двигателя автомобиля

6. Как проводится диагностика двигателя автомобиля

 

Шатун поршня: назначение, конструкция, основные неисправности

Рассмотрим конструкционные особенности шатуна поршня, основные проблемы, которые могут возникать при его работе, и способы их профилактики.

Конструкция шатуна

Шатун передает энергию от поршня к коленчатому валу. При этом он совершает два вида движения: круговое и возвратно-поступательное. Первое происходит в месте соединения его нижней головки с коленвалом, второе – в зоне соединения верхней головки с поршнем. Вследствие такой конструкции шатун постоянно испытывает высокие нагрузки во время работы.

Шатун поршня состоит из следующих элементов.


Поршневая головка

Верхняя (поршневая) головка представляет собой цельную неразборную конструкцию, которая соединяется с поршнем при помощи пальца: плавающего или фиксированного.

В верхней головке плавающего пальца обычно расположены бронзовые или биметаллические втулки. Если их нет, палец свободно двигается в отверстии головки шатуна. Для того, чтобы данный механизм функционировал нормально, ему требуется достаточное количество смазки.

Чтобы обеспечить необходимый уровень натяга, фиксированный палец вставляется в цилиндрическое отверстие меньшего диаметра.

Так как на верхнюю головку действуют очень высокие нагрузки, она имеет трапециевидную форму. Это позволяет увеличить опорную поверхность при работе поршня.


Кривошипная головка


Нижняя (кривошипная) головка соединяет коленчатый вал и шатун. Многие шатуны обладают разъемной кривошипной головкой, что зависит от метода сборки двигателя. Крышку головки с шатуном соединяют болты, штифты или бандажное крепление.

На каждый шатун можно установить только ту крышку, которой он оснащался с завода, так как она обладает определенным весом и размером. При ремонте данную деталь заменить нельзя.

По расположению стержня головка может быть прямой или косой. Последняя характерна для V-образных двигателей и используется для уменьшения размеров силового агрегата.

В нижней части шатунной головки располагаются подшипники скольжения, схожие с коренными вкладышами коленчатого вала. Их изготавливают из стальной ленты, которая изнутри обработана антифрикционным материалом с высокими износостойкими характеристиками. Особенностью этого слоя является то, что он работает только в присутствии моторного масла, а в режиме "сухого трения" очень быстро истирается.

Покрытие может наноситься как на заводе-изготовителе, так и при дальнейшем обслуживании двигателя в условиях гаража или автосервиса. Для защиты подшипников скольжения и других деталей силового агрегата оптимально подходит антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.

Чаще всего его применяют на юбках поршней, дроссельных заслонках, вкладышах распредвала, подшипниках скольжения.

MODENGY Для деталей ДВС обладает следующими преимуществами:

  • Имеет широкий диапазон рабочих температур: от -70 до +260 °C
  • Повышает КПД двигателя

  • Снижает трение и износ

  • Защищает детали от задиров в режиме масляного голодания

  • Снижает расход топлива

  • Отверждается при комнатной температуре

Совместно с покрытием рекомендуется использовать Специальный очиститель‑активатор MODENGY. Он не только убирает разнородные загрязнения с поверхностей, но и образует пленку, улучшающую адгезию покрытия с основанием.


Силовой стержень

Силовой стержень многих шатунов имеет двутавровую форму и расширяется от верхней головки к нижней. В дизельных двигателях используются более прочные и массивные детали, чем в бензиновых. В спорткарах устанавливаются шатуны, изготовленные из алюминия. Благодаря такому решению снижается масса автомобиля.

Все шатуны должны иметь одинаковый вес, в противном случае усилятся вибрации при работе силового агрегата.


Из чего изготавливают шатуны?

Каждый производитель стремится уменьшить вес деталей КШМ и снизить производственные затраты. Но так как на шатуны в процессе работы двигателя воздействуют высокие нагрузки, уменьшать их массу нежелательно – это может пагубно отразиться на прочности изделий.

При массовом производстве шатуны для бензиновых двигателей изготавливают из специального чугуна методом литься. Это позволяет добиться практически идеального соотношения прочности и стоимости деталей.

В дизельных силовых агрегатах шатуны испытывают более высокие нагрузки, поэтому их производят из легированной стали методом горячей ковки или горячей штамповки. Получаемые детали прочнее, но при этом дороже литых.

В мощных автомобилях и спорткарах используются шатуны из титановых и алюминиевых сплавов. Они в два раза легче стальных и чугунных, что позволяет снизить вес двигателя и увеличить его оборотистость.

Большое значение играет конструкционный материал, из которого изготовлены болты крепления крышки шатунной головки. Их производят из высоколегированной стали, предел текучести которой в 2-3 раза больше, чем у обычной углеродистой.


Почему шатуны выходят из строя?

Основной причиной выхода шатунов из строя является износ деталей. Верхняя головка редко подвергается ремонту, а рабочий ресурс втулки нередко оказывается равен ресурсу самого двигателя.

Нарушение формы или разрушение шатуна может произойти вследствие гидроудара, попадания внутрь двигателя абразивных веществ и посторонних предметов, соударения головки блока и поршня.

Подшипники нижней головки могут выйти из строя вследствие недостаточного смазывания. Определить такую неисправность можно по замятию вкладышей, удлинению шатунных болтов, темно-синему окрасу шатунной головки и потемнению вкладышей.

К поломке шатуна приводит недостаточный уровень масла в двигателе, засорение масляного фильтра, загрязнение цилиндра абразивами и посторонними предметами.


Ремонт шатунов

Шатуны нуждаются в ремонте, если наблюдаются:

  • Деформация стержня

  • Износ зазора в верхней головке цилиндра

  • Износ поверхности и зазора в нижней части головки

Перед началом работ шатун тщательно осматривается, при помощи нутрометра измеряется диаметр детали, зазоры в верхней и нижней части.


Если все показатели в норме, менять шатун не потребуется. При деформации стержня отверстия головок перестают быть параллельными, что приводит к перекосу цилиндра. Об этом свидетельствуют повышенная шумность двигателя при работе на холостом ходу, следы износа на коленвале, головке шатуна, поршне и стенках цилиндра. Еще одним методом проверки шатуна на деформацию является его раскачка на специальной проверочной плите.

После проведения всех необходимых измерений приступают к ремонту.

Чтобы получить нужную геометрию зазора нижнего шатуна, необходимо убрать небольшое количество металла с поверхности крышки головки. После этого крышка ставится назад и фиксируется при помощи болтов.

Расточка отверстия головки по требуемому размеру производится на расточном или универсальном станке. После операции выполняется хонингование.

Если зазор под поршневой палец увеличен, бронзовая втулка под верхнюю головку меняется, и новая деталь принимает нужный размер. Очень важно, чтобы отверстия головки и втулки совместились. В этом случае масло не будет попадать на поршневой палец.

Шатунные вкладыши и юбки поршней рекомендуется дополнительно обработать антифрикционным покрытием.

Коленчатый вал двигателя: строение, назначение, как сохранить

Коленчатый вал – неотъемлемая деталь всех двигателей внутреннего сгорания классической конструкции. Для чего он нужен, и что может вывести его из строя - сейчас и поговорим.

Общепринятое определение длинное и довольно сложное для понимания. Оно звучит как "коленчатый вал – вал сложной формы, предназначенный для преобразования возвратно-поступательного движения (например, поршня) во вращательное вокруг своей оси, имеет шейки, смещенные от оси вращения для крепления шатунов, от которых воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент".

Читайте также: Поршень: из чего состоит, как работает, почему прогорает

Но для того, чтобы понять принцип работы коленчатого вала, стоит вспомнить, как устроен педальный узел велосипеда. Разница лишь в том, что вместо ног велосипедиста на педали давят шатуны (тоже деталь двигателя). Задача коленчатого вала (как и педального механизма велосипеда) – превратить возвратно-поступательное движение в круговое.

Строение

Коленчатые валы современных автомобилей имеют довольно сложное строение. На первый взгляд у них есть шейки: коренные и шатунные. Обычно шейка является частью подшипника скольжения. Также на коленчатом вале довольно массивные балансиры. С неочевидного – большинство коленвалов пустотелые и имеют внутри масляную магистраль.

Коленвал – очень прочная деталь, ведь она назначена для выдерживания больших нагрузок и высоких оборотов. Ее изготовление требует очень высокой точности. Также обязательное условие – сбалансированность относительно центра массы.

Проблемы и трудности

Частая проблема с коленчатыми валами – естественный износ. Быстрее в коленвале изнашиваются шатунные шейки – они теряют округлую форму и становятся эллипсовидными. Во время капитального ремонта двигателя эти шейки шлифуют (уменьшают в диаметре) и устанавливают ремонтные вкладыши (подшипники скольжения). В большинстве легковых автомобилей уменьшение в диаметре происходит на 0,25 мм с каждым ремонтом.

Вторая проблема гораздо серьезнее – задиры. Обычно она возникает, когда есть проблемы с подачей смазки. Часть подшипника скольжения прилипает к шейке коленвала и повреждает ее. Такие неисправности не всегда можно исправить шлифовкой – иногда применяют метод наварки, но чаще приходится менять коленвал.

При гидроударе (когда в камеру сгорания попадает жидкость и поршень не может ее сжать) коленвал может деформироваться или даже треснуть. Такие неисправности коленчатого вала обычно не исправляют, а просто меняют его на новый или подержанный, но исправный.

Также иногда случаются проблемы, связанные с некорректным обслуживанием или ремонтом. В передней части обычно крепится шкив, через который приводятся ремни навесных агрегатов. Если центральный болт, который держит шкив, не закрутить с заказным (достаточно высоким) крутящим моментом – коленвал может треснуть. В таком случае коленвал также подлежит замене.

Как сохранить свой коленвал

Поскольку наиболее уязвимым элементом являются шейки – прежде всего надо заботиться о хороших условиях их работы. Для смазки на шейки под давлением подается моторное масло. Значит, надо всегда следить за уровнем масла в моторе и вовремя его менять. Заливать нужно только то масло, которое рекомендует автопроизводитель (важно чтобы масло имело соответствующий допуск указанный в сервисной книге). Не стоит также ставить сомнительные фильтра для масла, поскольку они могут ухудшить подачу смазки.

Вторая рекомендация – для продления срока службы не стоит нагружать не прогретый до рабочей температуры двигатель. Пока масло не достигло нужной температуры оно не может как следует выполнять свою функцию.

Читайте также: Двигатель внутреннего сгорания может быть экологически чистым: инженеры

Третья рекомендация – не ездить “внатяг”. Когда обороты двигателя минимальны, а педаль акселератора нажата почти полностью – самый тяжелый момент для коленвала. Лучше дать двигателю немного раскрутиться (хотя бы до средних оборотов) и уже тогда нажимать акселератор полностью.

В общем коленвал достаточно надежная деталь, с которой редко возникают проблемы. Если двигатель хорошо обслуживается – коленвал может служить очень долго.

Как устроен и работает кривошипно-шатунный механизм двигателя

Двигатели внутреннего сгорания, используемые на автомобилях, функционируют за счет преобразования энергии, выделяемой при горении горючей смеси, в механическое действие – вращение. Это преобразование обеспечивается кривошипно-шатунным механизмом (КШМ), который является одним из ключевых в конструкции двигателя автомобиля.

УСТРОЙСТВО КШМ

Кривошипно-шатунный механизм двигателя состоит из трех основных деталей:

  1. Цилиндро-поршневая группа (ЦПГ).
  2. Шатун.
  3. Коленчатый вал.

Все эти компоненты размещаются в блоке цилиндров.

ЦПГ

Назначение ЦПГ — преобразование выделяемой при горении энергии в механическое действие – поступательное движение. Состоит ЦПГ из гильзы – неподвижной детали, посаженной в блок в блок цилиндров, и поршня, который перемещается внутри этой гильзы.

После подачи внутрь гильзы топливовоздушной смеси, она воспламеняется (от внешнего источника в бензиновых моторах и за счет высокого давления в дизелях). Воспламенение сопровождается сильным повышением давления внутри гильзы. А поскольку поршень это подвижный элемент, то возникшее давление приводит к его перемещению (по сути, газы выталкивают его из гильзы). Получается, что выделяемая при горение энергия преобразуется в поступательное движение поршня.

Для нормального сгорания смеси должны создаваться определенные условия – максимально возможная герметичность пространства перед поршнем, именуемое камерой сгорания (где происходит горение), источник воспламенения (в бензиновых моторах), подача горючей смеси и отвод продуктов горения.

Герметичность пространства обеспечивается головкой блока, которая закрывает один торец гильзы и поршневыми кольцами, посаженными на поршень. Эти кольца тоже относятся к деталям ЦПГ.

ШАТУН

Следующий компонент КШМ – шатун. Он предназначен для связки поршня ЦПГ и коленчатого вала и передает механических действий между ними.

Шатун представляет собой шток двутавровой формы поперечного сечения, что обеспечивает детали высокую устойчивость на изгиб. На концах штока имеются головки, благодаря которым шатун соединяется с поршнем и коленчатым валом.

По сути, головки шатуна представляют собой проушины, через которые проходят валы обеспечивающие шарнирное (подвижное) соединение всех деталей. В месте соединения шатуна с поршнем, в качестве вала выступает поршневой палец (относится к ЦПГ), который проходит через бобышки поршня и головку шатуна. Поскольку поршневой палец извлекается, то верхняя головка шатуна – неразъемная.

В месте соединения шатуна с коленвалом, в качестве вала выступают шатунные шейки последнего. Нижняя головка имеет разъемную конструкцию, что и позволяет закреплять шатун на коленчатом валу (снимаемая часть называется крышкой).

КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ

Назначение коленчатого вала — это обеспечение второго этапа преобразования энергии. Коленвал превращает поступательное движение поршня в свое вращение. Этот элемент кривошипно-шатунного механизма имеет сложную геометрию.

Состоит коленвал из шеек – коротких цилиндрических валов, соединенных в единую конструкцию. В коленвале используется два типа шеек – коренные и шатунные. Первые расположены на одной оси, они являются опорными и предназначены для подвижного закрепления коленчатого вала в блоке цилиндров.

В блоке цилиндров коленчатый вал фиксируется специальными крышками. Для снижения трения в местах соединения коренных шеек с блоком цилиндров и шатунных с шатуном, используются подшипники трения.

Шатунные шейки расположены на определенном боковом удалении от коренных и к ним нижней головкой крепится шатун.

Коренные и шатунные шейки между собой соединяются щеками. В коленчатых валах дизелей к щекам дополнительно крепятся противовесы, предназначенные для снижения колебательных движений вала.

Шатунные шейки вместе с щеками образуют так называемый кривошип, имеющий П-образную форму, который и преобразует поступательного движения во вращение коленчатого вала. За счет удаленного расположения шатунных шеек при вращении вала они движутся по кругу, а коренные — вращаются относительно своей оси.

Количество шатунных шеек соответствует количеству цилиндров мотора, коренных же всегда на одну больше, что обеспечивает каждому кривошипу две опорных точки.

На одном из концов коленчатого вала имеется фланец для крепления маховика – массивного элемента в виде диска. Основное его назначение: накапливание кинетической энергии за счет которой осуществляется обратная работа механизма – преобразование вращения в движение поршня. На втором конце вала расположены посадочные места под шестерни привода других систем и механизмов, а также отверстие для фиксации шкива привода навесного оборудования мотора.

ПРИНЦИП РАБОТЫ МЕХАНИЗМА

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма рассмотрим упрощенно на примере одноцилиндрового мотора. Такой двигатель включает в себя:

  • коленчатый вал с двумя коренными шейками и одним кривошипом;
  • шатун;
  • и комплект деталей ЦПГ, включающий в себя гильзу, поршень, поршневые кольца и палец.

Воспламенение горючей смеси выполняется когда объем камеры сгорания минимальный, а обеспечивается это при максимальном поднятии вверх поршня внутри гильзы (верхняя мертвая точка – ВМТ). При таком положении кривошип тоже «смотрит» вверх. При сгорании выделяемая энергия толкает вниз поршень, это движение передается через шатун на кривошип, и он начинает двигаться по кругу вниз, при этом коренные шейки вращаются вокруг своей оси.

При провороте кривошипа на 180 градусов поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ). После ее достижения  выполняется обратная работа механизма. За счет накопленной кинетической энергии маховик продолжает вращать коленвал, поэтому чему кривошип проворачивается и посредством шатуна толкает поршень вверх. Затем цикл полностью повторяется.

Если рассмотреть проще, то один полуоборот коленвала осуществляется за счет выделенной при сгорании энергии, а второй – благодаря кинетической энергии, накопленной маховиком. Затем процесс повторяется вновь.

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ. ТАКТЫ

Выше описана упрощенная схема работы КШМ. В действительности чтобы создать необходимые условия для нормального сгорания топливной смеси, требуется выполнение подготовительных этапов – заполнение камеры сгорания компонентами смеси, их сжатие и отвод продуктов горения. Эти этапы получили название «такты мотора» и всего их четыре – впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Из них только рабочий ход выполняет полезную функцию (именно при нем энергия преобразуется в движение), а остальные такты – подготовительные. При этом выполнение каждого этапа сопровождается проворотом коленвала вокруг оси на 180 градусов.

Конструкторами разработано два типа двигателей – 2-х и 4-тактный. В первом варианте такты совмещены (рабочий ход с выпуском, а впуск – со сжатием), поэтому в таких моторах полный рабочий цикл выполняется за один полный оборот коленвала.

В 4-тактном двигателе каждый такт выполняется по отдельности, поэтому в таких моторах полный рабочий цикл выполняется за два оборота коленчатого вала, и только один полуоборот (на такте «рабочий ход») выполняется за счет выделенной при горении энергии, а остальные 1,5 оборота – благодаря энергии маховика.

ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ

Несмотря на то, что кривошипно-шатунный механизм работает в жестких условиях, эта составляющая двигателя  достаточно надежная. При правильном проведении технического обслуживания, механизм работает долгий срок.

При правильной эксплуатации двигателя ремонт КШМ потребуется только из-за износа ряда составных деталей – поршневых колец, шеек коленчатого вала, подшипников скольжения.

Поломки составных компонентов КШМ происходят в основном из-за нарушения правил эксплуатации силовой установки (постоянная работа на повышенных оборотах, чрезмерные нагрузки), невыполнения ТО, использования неподходящих горюче-смазочных материалов.

Последствиями такого использования мотора могут быть:

  • залегание и разрушение колец;
  • прогорание поршня;
  • трещины стенок гильзы цилиндра;
  • изгиб шатуна;
  • разрыв коленчатого вала;
  • «наматывание» подшипников скольжения на шейки.

Такие поломки КШМ очень серьезны, зачастую поврежденные элементы ремонту не подлежат их нужно только менять. В некоторых случаях поломки КШМ сопровождаются разрушениями иных элементов мотора, что приводит мотор в полную негодность без возможности восстановления.

ОБСЛУЖИВАНИЕ КШМ

Чтобы КШМ не стало причиной выхода из строя силового агрегата, достаточно выполнять ряд правил:

  1. Не допускать длительной работы двигателя на повышенных оборотах и под большой нагрузкой.
  2. Своевременно менять моторное масло и использовать смазку, рекомендованную автопроизводителем.
  3. Использовать только качественное топливо.
  4. Проводить согласно регламенту замену воздушных фильтров.

Не стоит забывать, что нормальное функционирование мотора зависит не только от КШМ, но и от  смазки, охлаждения, питания, зажигания, ГРМ, которым также требуется своевременное обслуживание.

Устройство шатуна - как он устроен?

Известно ли вам, что шатун представляет собой одну из наиболее древних деталей, которые находили применение еще в деревянных механизмах? Невероятно, но первые известнейшие шатуны приводились в эксплуатацию будучи в составе римской лесопилки третьего века, а именно в ее приводе. Как они работали? Уже в то время шатун использовался для того, чтобы превратить вращение колеса, которое двигалось с помощью водного потока, в возвратно-поступательное движение производимое пилой.

Сочетание коленчатого вала и шатуна впервые наблюдалось в построении водяного насоса двенадцатого тысячелетия, которую, в свое время изобрел величайший арабский инженер Аль-Джазари. Во времена эпохи Возрождения в Италии, общественность узнала о так называемой конструкции водяного насоса, использующей шатун, из полотна художника Пизонелло. Построение "шатун - коленчатый вал" полностью приняло современный вид уже в шестнадцатом столетии. Как свидетельствует трактат "Theatrum Machinarum Novum" 1588 года, автором которого является Георг Андреас Боклер,с того времени такая конструкция стала общепринятой, ведь на его страницах описывается не менее 45 машин, которые были построены с использованием этой незаурядной детали.

Мы уже писали о построении шатуна ранее, в данной статье мы предлагаем вам разобраться в том, по какому принципу работает шатун, а также какими особенностями использования и ремонта обладает эта специфическая деталь. Что ж, приступим.

1. Принцип работы шатуна

Если говорить о шатуне бензинового движка, то принцип работы данной детали можно условно поделить на четыре такта:

1. Впуск. При движении поршня к низу, открывается клапан впуска и при этом из карбюратора в цилиндр поступает топливная смесь. Во время достижения поршнем нижней позиции, происходит закрытие клапана впуска. Дабы реакция прошла успешно понадобится совсем небольшая доля топливной смеси, а именно бензина.

2. Сжатие. На этот раз поршень проделывает движение вверх и в этот момент топливная смесь начинает сжиматься. В то время, когда поршню не хватает всего несколько миллиметров до достижения верхней пиковой точки, топливо, сжатое поршнем, воспламеняется с помощью свечи.

3. Рабочий ход или же расширение. После того, как горючее воспламеняется, оно сгорает и происходит быстрое расширение горячих газов, которые способны толкать поршень вниз. В это время оба клапана находятся в закрытом состоянии.

4. Выпуск. Следуя инерции коленвал продолжает вращаться, а в это время поршень поднимается наверх. В это же самое время происходит отворение выпускного клапана. В выхлопную трубу выходят отработавшие газы. В момент достижения поршнем верхней мертвой точки происходит затворение выпускного клапана.

Именно таким образом и происходит своеобразная реакция воздуха и топливной смеси. На данный момент двигатель находится в полной готовности к следующему циклу. Нужно обратить внимание на то, что движение, осуществляемое при сгорании топлива, является поворотным, в тот момент, как поршень движется по прямой линии. В движке, линейное движение поршня способно трансформироваться во вращательное движение коленчатым валом. Благодаря такому ходу, колеса автомобиля и приводятся в движение. Теперь давайте рассмотрим особенности эксплуатации, а также ремонта шатунов.

2. Особенности в правилах использования и ремонта шатуна

Как ни странно, шатуны, не образовывающие ни на одном из концов пары трения, подвергаются дефектам и поломкам очень даже часто. По всему, проблема поломки шатунов кроется не в трении, которое практически отсутствует (если не учитывать трение боковой головки и щеки коленвала), а именно в больших нагрузках и высоких температурных показателях. Причем, если говорить о разнонаправленной нагрузке, она может достигнуть нескольких тонн, или даже несколько десятков тонн.

Так уж устроен шатун, он поочередно то сжимается, то проходит растяжение на протяжении одного оборота коленвала, то есть одного полного цикла. Как правило, если вы услышали стук шатунных вкладышей, вы можете произвести подмену только одних вкладышей, хотя если перегреть движок или проворачивание вкладышей, возможно, что шатун деформируется и понесет некоторое искривление. Дабы провести оценку параллельности осей отверстия головок между собой или понять искривлен ли шатун или нет, специалисты советуют проводить измерения с помощью специальных приспособлений.

Каждый автолюбитель должен помнить, что после проворачивания вкладышей диаметр отверстия нижней головки, как правило, увеличивается, поэтому он должен восстановиться до начального размера, предусмотренного заводом. Что для этого нужно сделать? Во-первых, нужно провести опускание крышки шатуна на незначительную величину, которую, как правило, вымеривают в микронах - около 0,05-0,1 мм.

Важно учитывать тот факт, что если отверстие понесло сильные повреждения, то крышку, как правило, надо шлифовать, а если не сильные, то ее нужно фрезеровать. Как правило, после того как отверстие занизят, оно может потерять форму и его просто необходимо будет растачивать. Вместе с возвращением формы расточка, восстановится до заводского размера и отверстие. Для проделывания данной операции используют непосредственно специфический расточный станок предназначенный для детали. Если такого в арсенале нет, тогда квалифицированный токарь может проделать ту же операцию при использовании специально предназначенной оснастки на универсальном токарно-фрезеровочном станке.

Стенки отверстия после расточки доводятся до идеального положения хонингованием. Такую же процедуру проделывают и со стенками цилиндров при капремонте блока.

Как правило, все современные двигатели принадлежат к категории высокофорсированных, судя по тому, что современные автомобилестроители берут курс на увеличение отдачи без увеличения рабочего объема. Данная «тенденция» предполагает применение различных агрегатов (например, турбонагнетателей), которые могут позволить повышение степени сжатия при резервации объема.

Вся проблема в том, что на все детали, в том числе и на шатуны, при форсировке «падает» сильная нагрузка. Учитывая этот факт, можно сказать, что при малейшей неисправности в работе системы смазки, может быть нарушена работа шатунов. Более того, при значительном перегреве и больших нагрузках непосредственно в структуре металла, вошедшего в основу шатуна, могут произойти пагубные изменения, да такие, которые либо вообще не подлежат ремонту, либо исправление которых «влетит вам в копеечку». В таком случае единственным правильным решением станет замена поврежденных шатунов новыми деталями.

Также, при перегреве нижней головки шатуна подвергаются перегреву и шатунные болты. Таким образом прочность последних падает и дабы предотвратить неприятную ситуацию из обрывом болта, нужно произвести немедленную замену болтов на новые. Важно напомнить, что некоторые двигатели просто не потребуют при ремонте обработку плоскости разъема. Для них будет достаточно расточить в ремонтный размер отверстие под соответствующие ремонтные вкладыши.

С другой стороны, такие марки двигателей как Opel, Ford, BMW имеют в своем арсенале так называемый «колотый» стык крышки с шатуном, производимый в результате хрупкого излома. Такая система препятствует ремонту нижней головки традиционными, обычными методами.

В свою очередь, на некоторых моделях моторов Volvo, Mazda, Alfa Romeo стык крышки с шатуном изготовлен со шлицами. Такие шатуны поддаются ремонту, но занижение «шлицевой» поверхности перед ремонтом является очень трудоемкой работой. Если же натяга в верхней головке шатуна недостаточно для фиксации пальца, наиболее подходящим и , можно сказать, единственным способом ремонтных работ является эксплуатация пальца с увеличенным диаметром. В такой же способ можно произвести восстановление зазора в отверстии не меняя втулки.

После того, как произведен ремонт, благодаря снятию металла нижняя головка шатуна сбрасывает вес, и становится намного легче. Нелишней работой будет хорошая проверка, а возможно, и подгонка шатунов по массе в тот момент , если припуск при обработке был значительным и отличался для одного комплекта шатунов. Если брать во внимание отечественные движки, то для таких моторов подгонка массы становится обязательной опцией. Конечно же надо учитывать нестабильное качество изготовления. Как правило, такая работа требует внимательности и аккуратности, впрочем, как и все ремонтные работы по отношению к шатунам.

Одной из самых впечатляющих поломок двигателя является образование дыры, пробитой в блоке цилиндров вылетевшим наружу шатуном. В итоге, важно также помнить, что во избежание деформации шатуна категорически запрещается зажимать шатун за стержень. Как уже упоминалось, отверстие нижней головки можно измерить нутрометром с точностью до 0,01 мм. Как показывает практика, эллипсность или, как принято называть в народе, овальность отверстия не должна заходить за отметку в 0,02 мм.

Важно также помнить, что есть такие шатуны, у которых в результате заклинивания и проворачивания вкладыша имеются круговые риски на поверхности отверстия нижней головки. При этом диаметр отверстия находится по-прежнему в допуске. Ремонт таких шатунов производится в обязательном порядке, исходя из того факта, что на поврежденной поверхности ухудшается тепловой контакт с вкладышем и его охлаждение, а также происходит уменьшение натяга вкладышей в отверстии.

Как правило, это грозит быстрым выходом подшипника из строя. Если, после тщательного осмотра, вы обнаружили, что отверстие нижней головки шатуна явно износилось, то вам следует, для начала, определить уровень износа, при этом сравнив размер изношенного отверстия с неизношенным или справочными данными. Во время проведения измерений вам нужно помнить, что, как правило, величина износа наиболее заметна у краев отверстия. Именно величина износа является исходными данными при ремонте шатуна.

3. Способы ремонта шатунов

Как уже упоминалось, довольно частым дефектом шатуна является износ отверстия верхней головки шатуна, в которое и вставляется так называемый «плавающий палец». Для того, чтобы определить для себя, ровным или разбитым является отверстие, нужно использовать исключительно нутрометр, исходя из того, что величины износа достаточно незначительны и визуальный осмотр не даст никаких результатов. Для того чтобы провести оценку деформации, а именно причины несоосности, шатун предположительно кладут на проверочную плиту, которая является исключительно ровной поверхностью.

В том случае, если шатун имеет разную ширину головок, измерение становится более проблематичным, особенно если головки не имеют общей плоскости. Решить такую трудную задачу здесь можно только воспользовавшись плитками, которые подкладываются под одну из головок, либо воспользовавшись специальными приборами. Такие приборы, которые способны определить деформацию шатунов, могут вымерять непараллельное положение осей отверстий нижней и верхней головок.

Точность измерения таких приборов не хуже 0,005+0,010 мм на 100 мм длины. Наиболее значительная деформация (непараллельность осей) шатунов, как правило, не должна превышать половины рабочего зазора в цилиндре на диаметре цилиндра. Что это значит? Так, при зазоре в цилиндре порядка 0,04+0,05 мм максимальная деформация должна быть порядка меньше 0,020+0,025 мм на длине (плече), которая равняется диаметру цилиндра.

Если вы провели измерения, и оказалось что ваш шатун имеет деформацию в двух плоскостях, не спешите паниковать. Вы можете исправить эту проблему в три этапа приведенные ниже. Итак, если шатун деформировался в двух плоскостях, плюс произошло скручивание стержня, вам нужно выполнить ряд таких операций:

1. Произведение подготовительной правки в плоскости, которая рассположена параллельно до отверстий. Опоры на плоскость проводятся через подкладки у нижней и верхней головок, а усилие от домкрата призводится между подкладками.

2. Далее производим вращение шатуна. Для шатуна, который входит в состав преимущественного числа бензиновых двигателей эту незаурядную операцию можно с легкостью проделать в тисках воспользовавшись рычагом, имеющим показатели длины в 0,5+1,0 м

3. Завершающая правка в плоскости, которая находится параллельно отверстиям. Это, наверное, и будет самой нелегкой и скрупулёзной операцией. Поэтому, если вы готовы потратить на нее достаточное количество времени, можете приступать. Прежде чем приступить к основной работе, проверьте шатун: перед данной операцией он зачастую имеет смещение нижней и верхней головок. Как правило. после правки смещения просматривается явное искривление нижней или верхней головки в плоскости, параллельной отверстиям. Устранить такое искривление можно воспользовавшись изгибом стержня у соответствующей головки.

Как правило, полное завершение правки проводится с помощью метода последовательных приближений с диагностикой шатуна на плите с использованием щупов или воспользовавшись измерительным приспособлением. Во время выполнения операции важно помнить, что вначале деформация в нужную вам сторону немного больше чем вам потребуется, а затем произойдет незначительная деформация в противоположную форму.

Если пренебрегать этим правилом, то в процессе эксплуатации двигателя шатуну грозит деформация на 0,1+0,3 мм за счет остаточных напряжений. Благодаря простейшему приспособлению с помощью которого происходит измерение деформации шатунов, также можно исправить небольшие деформации шатуна. Однако важно помнить, что вероятность точной правки с контролем по боковым плоскостям довольно невелика, она составляет где-то около ±0,05+0,06 мм на длине 100 мм.

Также нужно принять во внимание тот факт, какая из боковых плоскостей непосредственно является базовой для отверстий. Как правило, обе плоскости не должны обязательно быть базовыми. Благодаря контролю деформации всех существующих шатунов двигателя можно установить это. После произведения правки, специалисты советуют обработать шатун термическим способом, дабы снизить остаточные напряжение. Проделать процедуру термообработки можно в печи или духовом шкафу.

Выдерживать шатун следует при температурных показателях в 180+200°С (охлаждение с печью) должна быть 3+4 часа. Проделывание правки данным способом характеризируется точностью, которая, как правило, не превышает 0,02 мм на диаметре отверстия нижней головки шатуна (40+60 мм). Вся «фишка» в том, что даже если предположить себе такую ситуацию, в которой правка шатуна произвелась очень точно, вы не сможете это измерить не воспользовавшись специальным измерительным оборудованием. Поэтому, исходя из такой позиции, точность правки шатуна напрямую зависит от имеющегося специального измерительного устройства.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

На каких шейках коленчатый вал вращается в двигателе

Размеры

Толщина коренного подшипника-вкладыша составляет около 1,5-2 миллиметров. Нужно отметить, что иногда в качестве материалов для производства этой детали может применяться другой состав – вместо меди и свинцово-оловянных сплавов используют специальные сплавы на основе алюминия.

Но стандартизация материалов для изготовления этих изделий отсутствует – каждый производитель изготавливает вкладыш по своим уникальным формулам. Единственное, что объединяет изделия между собой – это стальная лента.

Практика показывает, что используются следующие размеры слоев при производстве подшипников скольжения. Так, толщина стальной основы составляет от 0,9 миллиметра и более. Основной слой имеет толщину до 0,75 миллиметра. Слой никеля – 0,001. Слой сплава олова и свинца – 0,02-0,04 миллиметра. Оловянный слой – 0,005.

Любые сплавы, использующиеся в производстве, индивидуально подбираются для каждого мотора и рассчитываются, учитывая твердость материалов, из которых изготавливается коленчатый вал. Для повышения ресурса и работоспособности новых или ремонтных моторов рекомендуется применять только те детали, которые советует использовать производитель.

Чем тоньше коренной подшипник, тем более высокими характеристиками он обладает. Более тонкие изделия гораздо лучше лежат на постели, обладают лучшим отводом тепла, зазоры в них ниже. В современных моторах производители стараются использовать более тонкие подшипники скольжения.

Вкладыш должен быть изготовлен не только из правильно подобранных компонентов. Также очень важна и форма. Дело в том, что для правильного монтажа необходимо, чтобы подшипник имел натяг на диаметре постели коленчатого вала.

Натяг делают не только по диаметру изделия, но и по его длине. Так удается достичь отличного контакта между вкладышем-подшипником и постелью. Для валов диаметром до 40 миллиметров натяг должен составлять от 0,03 до 0,05 миллиметра. Для более крупных валов (70 миллиметров) и выше натяг составляет от 0,06 до 0,08 миллиметра.

В устройстве этой детали также имеется верхняя часть – это крышки коренных подшипников. Они фиксируются болтами или же шпильками на картере двигателя.

Производится данная деталь, а именно вкладыш, методом штамповки из стальной ленты. Штамп придает детали форму. А затем выполняется обработка торцевых частей и рабочей поверхности. Данная деталь очень точная. Допуск от номинального размера до 0,02 миллиметра на длину и до 0,005 по толщине.

Коленвал. Устройство и виды

В двигателе все детали одинаково нужны и важны. При поломке хотя бы одной запчасти весь мотор выходит из строя. Сегодня мы разберем подробно коленчатый вал, который преобразует возвратно-поступательные движения шатунов и поршней во вращательные.

Устройство

Коленвал состоит из:

Ось коленчатого вала – это коренные шейки, которые проходят ровно по центру. Шатунные шейки исполняют роль крепления и приема давления от шатунов. Шатунные шейки смещены по отношению оси вала и держатся с помощью щек.

Шатунных шеек по количеству столько же, сколько и цилиндров. Но во многих V-образных моторах на 1 шейку опираются 2 цилиндра. Так же можно встретить, когда V-образные двигатели имеют коленвал, в котором на 1 шатун рассчитана 1 шейка, но соединенные шейки тогда сдвинуты на 18 градусов по отношению друг к другу.

Что же касается щек, то они обладают несколькими функциями: соединяют шейки и являются противовесом, чтобы уравновесить шатуны и шатунные шейки. Если противовеса не было бы, то появлялась бы вибрация, а у высокооборотных ДВС, это верный признак указывающий на возможность выхода из строя мотора.

В коленчатом вале основная нагрузка распределяется на щеки и на места соединения шеек. Чтобы распределение было равномерным, данные отрезки изготавливаются галтелью – переход в виде закругленной формы от шейки к щеке.

В результате правильное расположение щек и шеек в коленвале обеспечивает эффективную работу возвратно-поступательного движения во вращательное: уравновешивает ДВС, противостоит изгибающим нагрузкам и предотвращает появление колебаний и вибраций.

Полноопорные и неполноопорные коленвалы

Коренные шейки по размеру больше шатунных, и они служат как осью, так и опорой КШМ (кривошипно-шатунного механизма). Нагрузка передается мотору от коленвала через коренные шейки, они же опираются на коренные подшипники в картере двигателя.

Коленвал делится на 2 вида по типу опоры:

  1. Полноопорный. В нем шеек коренных на одну больше, чем шатунных. Коренные шейки находятся с обеих сторон шатунных шеек.
  2. Неполноопорный. Коренных шеек меньше, чем шатунных, но по бокам щеки может быть 2 смещенных на конкретный угол шатунных шейки.

Простая конструкция неполноопорного коленвала, а также меньшее количество точек опоры говорит о высокой степени жесткости и прочности, соответственно и тяжести. Именно поэтому в XXI веке чаще используют полноопорные коленвалы, пусть сложнее в производстве, но на выходе легкие и надежные.

Смазка коленвала и других деталей КШМ

Смазка запчастей коленвала очень важна: для опоры коренных шеек и шатунов на шатунные шейки применяют подшипники скольжения (вкладыши), а они не могут правильно функционировать без постоянной смазки.

Чтобы масло поступало к запчастям, внутри коленчатого вала есть каналы. Благодаря давлению, смазочный материал поступает к подшипникам равномерно.

Взаимодействие коленвала совместно с другими запчастями

Нагрузка подается на коленчатый вал через шатуны, тем самым переводя в крутящий момент. Этот самый момент проходит через заднюю часть вала (хвостовик) к маховику и потом к трансмиссии. Через переднюю часть вала (носок) крутящий момент переходит на вал газораспределительного механизма и другие системы двигателя.

Зачастую на носке имеется гаситель колебаний. Это простое устройство состоит из 2 дисков, резиновой прокладки, соединительных пружин и упругого материала, такого как, например, силиконовая жидкость. Такой гаситель при работе мотора уменьшает крутильные колебания вала, что минимизирует риски повреждения.

Производство и материал

Во время работы на коленвал подается большая нагрузка. Для дизельных моторов производят цельной коленчатый вал. А вот сборные коленвалы на практике оказались несостоятельны для высокооборотных моторов, и поэтому их почти не применяют.

В качестве материала изготовления используют сталь или чугун. Коленвал из чугуна выполняют методом отливки, а из стали методом ковки или штамповки. Затем чугунные и стальные коленчатые валы механически обрабатывают, чтобы достичь нужных параметров – балансировка, чистота поверхности и т.д.

Автозапчасти для двигателя и его узлов вы найдете на нашем сайте в разделе «Категория запчастей».

Источник

Форма коленчатого вала

Форма коленчатого вала зависит от количества и расположения цилиндров, их порядка работы и тактов, которые выполняются цилиндропоршневой группой. В зависимости от этих факторов коленвал может быть с разным количеством шатунных шеек. Есть моторы, в которых на одну шейку воздействует нагрузка от нескольких шатунов. Примером таких агрегатов служат ДВС V-образной формы.

Даная деталь должна изготавливаться так, чтобы в процессе вращение на высоких оборотах была максимально минимизирована вибрация. В зависимости от количества шатунов и порядка образования вспышек в коленвалах могут использоваться противовесы, но также существуют и модификации без этих элементов.

Все коленчатые валы делятся на две категории:

  • Полноопорные коленвалы. Количество коренных шеек увеличено на оду по сравнению с шатунными. Это обусловлено тем, что по бокам каждой шатунной шейки стоят опоры, которые также служат осью кривошипно-шатунного механизма. Такие коленвалы используются чаще всего, так как производитель может использовать облегченный материал, что влияет на КПД двигателя.
  • Неполноопорные коленвалы. В таких деталях коренных шеек меньше, чем шатунных. Такие детали изготавливаются из более прочных металлов, чтобы в процессе вращения они не деформировались и не сломались. Однако такая конструкция приводит к увеличению веса самого вала. В основном такие коленчатые валы использовались в низкооборотных моторах прошлого столетия.

Полноопорная модификация показала себя более легкой и надежной, поэтому ее используют в современных ДВС.

Причины поломки

Конструктивные повреждения и износ в процессе эксплуатации – это самые распространенные причины для замены деталей. Несмотря на регулярное поступление смазки и аккуратную эксплуатацию мотора, данный процесс неизбежен. С течением времени утончается поверхность шеек, свободное пространство между ними становится больше, из-за этого коленвал приобретает свободный ход, снижается давление масла и, как следствие, его подача. Все это вызывает преждевременный выход из строя всей системы двигателя.

Прокручивание является второй причиной для проведения ремонтных работ. Многим доводилось слышать об этом или заниматься решением данной проблемы самостоятельно, но не все автовладельцы знают, из-за чего возникает такая ситуация. Вкладыши шатунные имеют тонкие пластины, которые ложатся в специальную постель. При этом небольшие выступы размещены по всей внешней поверхности полуколец, они должны соприкасаться с фронтальной частью блока, как это и происходит в новых моторах. Некоторые условия снижают сопротивляемость усиков по отношению к вкладышу, он прилипает к шейке коленвала и проворачивается. В такой ситуации работа двигателя прекращается. Стоит отметить наиболее частые причины ее развития:

  • функционирование мотора сопряжено с постоянным превышением установленных нагрузок;
  • смазка имеет слишком жидкую структуру;
  • крышки подшипников стоят с низким натягом;
  • отсутствие масла, его излишняя вязкость или же присутствие в составе абразивных соединений.

Коленчатый вал это конструкция, короче много раз изогнутая железяка

Коленвал представляет собой расположенные на одной оси коренные шейки, соединенные щеками и шатунные шейки, количество которых определяется числом цилиндров. При помощи шатунов шейки коленвала соединены с поршнями.

В зависимости от того как расположены коренные шейки, коленвал бывает:

  • полноопорный – если коренные шейки располагаются по обе стороны от шатунной шейки;
  • неполноопорный – если коренные шейки располагаются только с одной стороны от шатунной шейки.

Большинство современных автомобильных двигателей оснащены полноопорными коленчатыми валами.

Основные элементы КВ

К основным элементам относятся:

  • Коренная шейка – это главная часть узла, которая находится на коренных подшипниках (вкладышах), расположенных в картере;
  • Шатунная шейка – соединяет коленчатый вал с шатунами. Смазываются шатунные механизмы через специальные масляные каналы. Шатунные шейки смещены в стороны;
  • Щеки коленвала – соединяют коренные и шатунные шейки;
  • Противовесы – уравновешивают вес поршней и шатунов;
  • Передняя, фронтальная часть или носок – элемент механизма, оснащенный зубчатым колесом (шкивом) и шестерней, а в отдельных случаях еще и гасителем колебаний. Он контролирует мощность привода газораспределительного механизма (ГРМ) и других устройств;
  • Задняя часть (хвостовик) – элемент механизма, соединенный с маховиком с помощью маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, выполняет отбор мощности.

Тыльная и фронтальная стороны коленчатого вала уплотняются защитными сальниками. Они не допускают протекания масла в местах, где маховик выходит за пределы блока цилиндров.

Свободное вращение коленчатого вала гарантируют подшипники скольжения, которые представляют собой тончайшие стальные вкладыши, со специальным антифрикционным слоем.

Чтобы не допустить осевое смещение, существует упорный подшипник, устанавливаемый на коренную шейку (крайнюю или среднюю).

Материалы для изготовления

Коленчатый вал это трудяга, который подвергается действию сильных, быстроизменяющихся нагрузок. Показатели его надёжности определяются конструктивными особенностями и материалами, из которого он сделан.

У этого элемента двигателя, обычно, цельная структура. Так что материалы для его изготовления должны использоваться максимально прочные, потому что от этого зависит стабильная работа системы. Лучшие материалы ‒ углеродистая и легированная сталь и высокопрочный чугун.

Коленчатые валы изготавливают методом литья, ковки из стали, а затем их вытачивают. Заготовки производят горячей штамповкой или литьем.

Материал и технология производства зависит от класса и типа автомобиля.

  1. Для серийных моделей коленвалы производятся методом литья из чугуна. Это уменьшает себестоимость.
  2. Для дорогих спортивных моделей берут кованные стальные коленвалы. Такой вариант обладает рядом преимуществ по размерам, весу и показателям прочности, и все чаще используются в автомобилестроении.
  3. Для супер дорогих двигателей изделие вытачивается из цельных стальных болванок. При этом приличная часть материала остается в отходах.

Конструктивные особенности

Теперь вы знаете, что кроме серийных, есть и спортивные коленвалы.

Они дают возможность ускорить ход поршня в крайней точке сжатия, благодаря специальной форме шатунных шеек. У стандартного вала они круглые, а у спортивного ‒ немного вытянутые, за счет этого характеристики двигателя изменяются.

Поздравляю вас, господа. Теперь вы в курсе, что коленчатый вал это не только тяжелая железяка, но и незаменимая деталь, от которой зависит комфортная езда, ресурс двигателя и его узлов.

А ещё она обеспечивает многие устройств автомобиля крутящим моментом: трансмиссию, генератор, карданы, и так далее до колес.

Конечно рассказывать об этом своей любимой девушке не обязательно, а вот друзьям автомобилистам через социальные сети сообщите. Пусть тоже читают наш блог – будет много интересного.

Источник

Принцип действия коленчатого вала

Несмотря на сложность самого устройства, принцип работы коленвала достаточно прост.

В камерах сгорания происходит процесс сжигания поступившего туда топлива и выделения газов. Расширяясь, газы воздействуют на поршни, совершающие поступательные движения. Поршни передают механическую энергию шатунам, соединенным с ними втулкой или поршневым пальцем.

Шатун в свою очередь соединен с шейкой коленвала подшипником, вследствие чего каждое поступательное поршневое движение преобразуется во вращательное движение вала. После того как происходит разворот на 180˚, шатунная шейка движется уже в обратном направлении, обеспечивая возвратное движение поршня. Затем циклы повторяются.

Последовательность работ по замене коленчатого вала

1. На «венец» маховика установить фиксатор коленвала MP 1-223 (он будет препятствовать вращению коленвала). Положение А для затяжки, В — для ослабления.

2. Открутить болты крепления маховика 15, демонтировать маховик.

3. Открутить болты 13 и, вытащив установочный штифт, демонтировать колесо датчика коленвала.

4. Открутив по периметру болты 1 и 17, демонтировать прижимной передний фланец 3, передний сальник 2, промежуточную пластину 16, уплотнительную прокладку 18.

5. Раскрутить болты 10, демонтировать крышки коренных шеек, верхние половинки подшипников 7 и полукольца 8.

6. Выполнить выемку вала 6 из блока двигателя, убрать нижние части подшипников 4 и полуколец.

7. Произвести дефектовку, шлифовку, балансировку коленчатого вала. Выполнить очистку постелей коленвала и блока двигателя.

8. Установку коленчатого вала выполнить в последовательности, обратной разборке. При монтаже колеса положения коленвала выполнить контроль размера превышения установочного штифта 11 согласно со схемой проверки.

9. После монтажа коленчатого вала в блок двигателя произвести контроль биений.

Источник

Разница между коренными и шатунными вкладышами

Необходимо знать, что есть два вида вкладышей. Это шатунные и коренные. Первые находятся между шатуном и шейкой коленвала. Коренной элемент похож на первый по своему предназначению. Однако он располагается там, где коленчатый вал проходит в корпусе двигателя. Вкладыши отличаются по своим размерам. Габариты зависят от типа ДВС, для которого конкретная деталь изготовлена. Существуют и специальные ремонтные вкладыши. Они отличаются от оригинальных новых, установленных в двигателе. Ремонтные вкладыши различаются лишь отметками, кратными 0,25 мм. Так, их размеры примерно такие — 0,25 мм, 0,5 мм, 0,75 мм, 1 мм.

Как работает коленчатый вал двигателя

Итак, в камерах двигателя внутреннего сгорания, после воспламенения нагнетенного туда горючего, образуются газы, которые, расширяясь, толкают поршни. Те, в свою очередь, оказывают воздействие на присоединенные к ним шатуны через кинематическую пару (бронзовая втулка и палец, тончайший зазор между ними заполнен маслом, подающимся сквозь отверстие во втулке). Шатун нижней головкой через подшипник соединен с шейкой колена, расположенного на валу, и каждое движение поршня, таким образом, проворачивает весь коленчатый вал двигателя.

Чтобы крутящий момент был передан на трансмиссию без ослабления, каждую коренную шейку охватывает специальный подшипник коленвала, состоящий из двух половинок, установленных внутри крышек картера. В последнем предусмотрены ячейки для вращающихся колен, с отверстиями для шатунов в верхней части и поддоном для масла в нижней. Между ячейками, по числу опорных шеек, располагаются подшипники, у каждого вместо элементов качения с внутренней стороны имеется канавка для масла.

https://youtube.com/watch?v=Ue6cDpSOKu4

Устройство КШМ

Кривошипно-шатунный механизм двигателя состоит из трех основных деталей:

  1. Цилиндро-поршневая группа (ЦПГ).
  2. Шатун.
  3. Коленчатый вал.

Все эти компоненты размещаются в блоке цилиндров.

Назначение ЦПГ — преобразование выделяемой при горении энергии в механическое действие – поступательное движение. Состоит ЦПГ из гильзы – неподвижной детали, посаженной в блок в блок цилиндров, и поршня, который перемещается внутри этой гильзы.

После подачи внутрь гильзы топливовоздушной смеси, она воспламеняется (от внешнего источника в бензиновых моторах и за счет высокого давления в дизелях). Воспламенение сопровождается сильным повышением давления внутри гильзы. А поскольку поршень это подвижный элемент, то возникшее давление приводит к его перемещению (по сути, газы выталкивают его из гильзы). Получается, что выделяемая при горение энергия преобразуется в поступательное движение поршня.

Для нормального сгорания смеси должны создаваться определенные условия – максимально возможная герметичность пространства перед поршнем, именуемое камерой сгорания (где происходит горение), источник воспламенения (в бензиновых моторах), подача горючей смеси и отвод продуктов горения.

Герметичность пространства обеспечивается головкой блока, которая закрывает один торец гильзы и поршневыми кольцами, посаженными на поршень. Эти кольца тоже относятся к деталям ЦПГ.

Шатун

Следующий компонент КШМ – шатун. Он предназначен для связки поршня ЦПГ и коленчатого вала и передает механических действий между ними.

Шатун представляет собой шток двутавровой формы поперечного сечения, что обеспечивает детали высокую устойчивость на изгиб. На концах штока имеются головки, благодаря которым шатун соединяется с поршнем и коленчатым валом.

По сути, головки шатуна представляют собой проушины, через которые проходят валы обеспечивающие шарнирное (подвижное) соединение всех деталей. В месте соединения шатуна с поршнем, в качестве вала выступает поршневой палец (относится к ЦПГ), который проходит через бобышки поршня и головку шатуна. Поскольку поршневой палец извлекается, то верхняя головка шатуна – неразъемная.

В месте соединения шатуна с коленвалом, в качестве вала выступают шатунные шейки последнего. Нижняя головка имеет разъемную конструкцию, что и позволяет закреплять шатун на коленчатом валу (снимаемая часть называется крышкой).

Коленчатый вал

Назначение коленчатого вала — это обеспечение второго этапа преобразования энергии. Коленвал превращает поступательное движение поршня в свое вращение. Этот элемент кривошипно-шатунного механизма имеет сложную геометрию.

Состоит коленвал из шеек – коротких цилиндрических валов, соединенных в единую конструкцию. В коленвале используется два типа шеек – коренные и шатунные. Первые расположены на одной оси, они являются опорными и предназначены для подвижного закрепления коленчатого вала в блоке цилиндров.

В блоке цилиндров коленчатый вал фиксируется специальными крышками. Для снижения трения в местах соединения коренных шеек с блоком цилиндров и шатунных с шатуном, используются подшипники трения.

Шатунные шейки расположены на определенном боковом удалении от коренных и к ним нижней головкой крепится шатун.

Коренные и шатунные шейки между собой соединяются щеками. В коленчатых валах дизелей к щекам дополнительно крепятся противовесы, предназначенные для снижения колебательных движений вала.

Шатунные шейки вместе с щеками образуют так называемый кривошип, имеющий П-образную форму, который и преобразует поступательного движения во вращение коленчатого вала. За счет удаленного расположения шатунных шеек при вращении вала они движутся по кругу, а коренные — вращаются относительно своей оси.

Количество шатунных шеек соответствует количеству цилиндров мотора, коренных же всегда на одну больше, что обеспечивает каждому кривошипу две опорных точки.

На одном из концов коленчатого вала имеется фланец для крепления маховика – массивного элемента в виде диска. Основное его назначение: накапливание кинетической энергии за счет которой осуществляется обратная работа механизма – преобразование вращения в движение поршня. На втором конце вала расположены посадочные места под шестерни привода других систем и механизмов, а также отверстие для фиксации шкива привода навесного оборудования мотора.

Из чего состоит коленчатый вал

Конструкция коленчатого вала: 1. Носок коленчатого вала; 2. Посадочное место звездочки (шестерни) привода распределительного вала; 3. Отверстие подвода масла к коренной шейке; 4. Противовес; 5. Щека; 6. Шатунные шейки; 7. Фланец маховика; 8. Отверстие подвода масла к шатунной шейке; 9. Противовесы; 10. Коренные шейки; 11. Коренная шейка упорного подшипника.

Рабочие компоненты коленвала:

  • Коренная шейка – валовая опора, которая служит осью вращения самого вала. Она лежит в подшипнике, который встроен в картер.
  • Шатунные шейки – опоры, связанные с поршневыми шатунами. Во время работы они смещаются относительно оси вала по круговой траектории.
  • Щёки – вспомогательные детали, связывающие шатунные и коренные шейки. Они также предотвращают разрушение вала из-за резонансной нагрузки.
  • Хвостовик – задняя часть, соединённая с шестерной отбора или маховиком для передачи мощности на движение.
  • Носок – передняя часть вала, которая посредством шкива или зубчатого колеса передаёт мощность приводу газораспределительного блока и других вспомогательных механизмов.
  • Противовесы – детали, необходимые для распределения нагрузки и уравновешивания массы шатунов и поршней.

Для уплотнения носка и хвостовика используются защитные сальники. Это предотвращает просачивание масла в местах выхода частей маховика за границы блока цилиндров. Вращательное движение обеспечивается тонкими стальными подшипниками скольжения. Чтобы ось вращения вала не смещалась, на одну из коренных шеек ставится упорный подшипник.

Во время работы самые большие напряжения концентрируются в месте соединения шеек и щёк. Для разгрузки его делают с галтелью – полукруглым переходом с промежуточным технологическим поясом. По причине экстремальных нагрузок в месте перехода щёк в шейки в своё время производители отказались от составных коленвалов, детали которых соединялись крепежом.

Обработка коленвала.

Коленвалы ДВС в процессе изготовления подвергаются механической и химико-термической обработкам. Так как коленчатый вал двигателей — это сложное устройство с высокой точностью, оно делается с высокими квалитетами только на заводах. Механобработка вала, в основном, понятна многим — это изменение формы по заданным параметрам.

Химическая обработка коленвалов — это закалка током высокой частоты (ТВЧ), азотирование, закалка поверхностного слоя. Изношенные азотированные валы не шлифуют, они подлежат замене. Благодаря всем этим хим и термическим обработкам повышается прочность и износоустойчивость.

Коленчатый вал это конструкция, короче много раз изогнутая железяка

Коленвал представляет собой расположенные на одной оси коренные шейки, соединенные щеками и шатунные шейки, количество которых определяется числом цилиндров. При помощи шатунов шейки коленвала соединены с поршнями.

В зависимости от того как расположены коренные шейки, коленвал бывает:

  • полноопорный – если коренные шейки располагаются по обе стороны от шатунной шейки;
  • неполноопорный – если коренные шейки располагаются только с одной стороны от шатунной шейки.

Большинство современных автомобильных двигателей оснащены полноопорными коленчатыми валами.

Основные элементы КВ

К основным элементам относятся:

  • Коренная шейка – это главная часть узла, которая находится на коренных подшипниках (вкладышах), расположенных в картере;
  • Шатунная шейка – соединяет коленчатый вал с шатунами. Смазываются шатунные механизмы через специальные масляные каналы. Шатунные шейки смещены в стороны;
  • Щеки коленвала – соединяют коренные и шатунные шейки;
  • Противовесы – уравновешивают вес поршней и шатунов;
  • Передняя, фронтальная часть или носок – элемент механизма, оснащенный зубчатым колесом (шкивом) и шестерней, а в отдельных случаях еще и гасителем колебаний. Он контролирует мощность привода газораспределительного механизма (ГРМ) и других устройств;
  • Задняя часть (хвостовик) – элемент механизма, соединенный с маховиком с помощью маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, выполняет отбор мощности.

Тыльная и фронтальная стороны коленчатого вала уплотняются защитными сальниками. Они не допускают протекания масла в местах, где маховик выходит за пределы блока цилиндров.

Свободное вращение коленчатого вала гарантируют подшипники скольжения, которые представляют собой тончайшие стальные вкладыши, со специальным антифрикционным слоем.

Чтобы не допустить осевое смещение, существует упорный подшипник, устанавливаемый на коренную шейку (крайнюю или среднюю).

Материалы для изготовления

Коленчатый вал это трудяга, который подвергается действию сильных, быстроизменяющихся нагрузок. Показатели его надёжности определяются конструктивными особенностями и материалами, из которого он сделан.

У этого элемента двигателя, обычно, цельная структура. Так что материалы для его изготовления должны использоваться максимально прочные, потому что от этого зависит стабильная работа системы. Лучшие материалы ‒ углеродистая и легированная сталь и высокопрочный чугун.

Коленчатые валы изготавливают методом литья, ковки из стали, а затем их вытачивают. Заготовки производят горячей штамповкой или литьем.

Материал и технология производства зависит от класса и типа автомобиля.

  1. Для серийных моделей коленвалы производятся методом литья из чугуна. Это уменьшает себестоимость.
  2. Для дорогих спортивных моделей берут кованные стальные коленвалы. Такой вариант обладает рядом преимуществ по размерам, весу и показателям прочности, и все чаще используются в автомобилестроении.
  3. Для супер дорогих двигателей изделие вытачивается из цельных стальных болванок. При этом приличная часть материала остается в отходах.

Конструктивные особенности

Теперь вы знаете, что кроме серийных, есть и спортивные коленвалы.

Они дают возможность ускорить ход поршня в крайней точке сжатия, благодаря специальной форме шатунных шеек. У стандартного вала они круглые, а у спортивного ‒ немного вытянутые, за счет этого характеристики двигателя изменяются.

Поздравляю вас, господа. Теперь вы в курсе, что коленчатый вал это не только тяжелая железяка, но и незаменимая деталь, от которой зависит комфортная езда, ресурс двигателя и его узлов.

А ещё она обеспечивает многие устройств автомобиля крутящим моментом: трансмиссию, генератор, карданы, и так далее до колес.

Конечно рассказывать об этом своей любимой девушке не обязательно, а вот друзьям автомобилистам через социальные сети сообщите. Пусть тоже читают наш блог – будет много интересного.

И до скорой встречи.

Предназначение коленчатого вала

Залогом движения автомобиля является поршневой механизм: в систему цилиндров подается смесь из топлива и некоторого количества воздуха, которая после воспламенения, увеличивается в объеме, что с силой выталкивает поршень. Возвратно-поступательные движения системы поршней преобразовываются коленвалом во вращательные. Затем передаются на другие детали, на коробку передач, на полуось или карданный вал.

Коленвал совершает преобразование механической энергии в крутящий момент. Он является цельным конструктивным элементом системы транспортного средства, поэтому правильнее будет назвать его деталью.

Стоимость этой детали достаточно высока из-за материала, из которого она сделана: легированная хромом или молибденом сталь. Она имеет особую прочность. А также цена зависит от расположения волокон и методики изготовления.

Способ производства и материал, из которого производится деталь, в большей мере зависит от класса автомобиля и его типа. Литой чугунный коленвал используется в серийных моделях, это позволяет уменьшить их стоимость и не выходить за пределы расчета. В спортивные авто устанавливают коленвал из стали, сделанный методом ковки.

Они значительно превосходят вышеупомянутые по габаритам, весу и прочности и все чаще используются в современной промышленности. Самые дорогие модели оснащены деталью, выточенной из цельного куска стали. На выходе получают чрезвычайно прочный материал и много отходов производства.

Деталь расположена в нижней части любого серийного двигателя, прямо над картером с моторным маслом. Он закрепляется при помощи подшипников и дополнительных упоров, которые прочно закрепляют его положение и не позволяют смещаться. Только оппозитные двигатели отличаются — коленвал расположен практически в центре.

Шатун

Название детали - "шатун" - имеет прямое отношение к характеру выполняемой работы - передачи возвратно-поступательных движений поршня к коленчатому валу. Наиболее заметное распространение деталь получила в эпоху паровозов, в которых была частью привода. При передаче возвратно поступательного движения один конец шатуна перемещается вверх и вниз с ограниченной амплитудой, то есть "шатается".

Шатун - одна из древнейших деталей механизмов. Эту деталь можно видеть, например, в конструкции аппаратов гениального инженера Леонардо Да Винчи

 

Шатун - одна из наиболее древних деталей, которая применялась еще в древних, деревянных механизмах. Первые известные шатуны работали еще в конструкции привода римской лесопилки третьего века. Они превращали вращение колеса, приводимого в движение водой, в возвратно-поступательное движение пилы. Впервые сочетание шатуна с коленчатым валом встречается в конструкции водяного насоса двенадцатого тысячелетия, изобретенного арабским инженером Аль-Джазари. Его конструкция не была похожа на современный кривошипно-шатунный механизм и была гораздо сложнее, что свидетельствует о том, что Аль-Джазари не вполне представлял себе закон сохранения энергии. В Италии времен эпохи Возрождения конструкцию с применением шатуна можно видеть на полотне художника Пизонелло, изображающем работу водяного насоса. К шестнадцатому столетию конструкция "шатун - коленчатый вал" окончательно приняла современный вид и получила широкое распространение. Свдительство этому содержится на страницах трактата "Theatrum Machinarum Novum" 1588 года Георга Андреаса Боклера, в котором описывается не менее 45 машин, построенных с применением шатуна. 

Устройство шатуна

В двигателях современных автомобилей применяюся шатуны, сделанные из стали, но встречаются и другие варианты материала. К примеру, для двигателей спортивных автомобилей для облегчения веса агрегата могут быть изготовлены шатуны из титана или специальных высокотемпературных алюминиевых сплавов (T6-2024 и T651-7075). Кроме того, "спортивные" шатуны отличаются методом изготовления - их получают методом ковки, укрепляющей структуру металла. Кованые поршни и шатуны прочнее обычных, полученных методом литья.

Шатунные вкладыши - обязательная для замены деталь при капитальном ремонте двигателя

Шатуны устроены таким образом, что ни один из их концов не крепится к смежным деталям так, чтобы в этом месте появилось трение. Через верхнюю головку шатуна продевается поршневой палец, к которому, в свою очередь, присоединяется поршень, а нижняя головка надевается на шейку вращающегося коленчатого вала. Естественно, оба крепления подразумевают использование обильной смазки. Для снижения износа шатунных шеек коленчатого места крепление нижней головки снабжают специальными вкладышами, которые имеют антифрикционное покрытие.

Нижнее "кольцо" шатуна, посредством которого он крепится к коленвалу, для облегчения сборки делают разборным - нижняя часть "кольца" - так называемая крышка, может быть отделена.

 

Особенности эксплуатации и ремонта шатунов

Несмотря на то, что шатуны не образуют пар трения ни на одном из концов, дефекты шатунов встречаются на практике очень часто. Проблема шатунов не в трении, которого почти нет (если не считать трения боковой головки о щеки коленвала), а в нагрузке и в высокой температуре. Нагрузка на шатун, причем разнонаправленная, может достигать нескольких тонн, а порой и нескольких десятков тонн. Такова особенность его работы - шатун попеременно то сжимается, то растягивается на протяжении одного полного цикла, то есть оборота коленвала. Как правило, при возникновении стука шатунных вкладышей принято ограничиваться заменой только самих вкладышей, хотя в результате перегрева двигателя или проворачивания вкладышей шатун почти наверняка деформируется - искривляется. Чтобы понять, параллельны ли оси отверстия головок, и не искривился ли шатун, необходимо провести измерения при помощи специальных приспособлений.

Одна из самых впечатляющих поломок двигателя - дыра, пробитая в блоке цилиндров вылетевшим наружу шатуном

Помимо несоосности частым дефектом шатуна становится износ отверстия верхней головки шатуна, в которое вставляется так называемый плавающий палец. Определить, ровное отверстие или оно разбито, можно только нутромером, так как визуальный осмотр ничего не даст - величины износа слишком малы.

Чтобы определить степень деформации - причины несоосности - шатун можно положить на поверочную плиту - идеально ровную поверхность, позволяющую судить о том, деформирована деталь или нет.

 

Способы ремонта шатунов

Диаметр отверстия нижней головки после проворачивания вкладышей увеличивается и должен быть восстановлен до номинального предусмотренного заводом размера. Для этото сначала проводят «занижение» крышки шатуна на небольшую величину, измеряемую в микронах - около 0,05-0,1 мм. Если отверсти разбито несильно, крышку шлифуют, если сильно - фрезеруют. Естественно, после занижения отверстие теряет форму, и его необходимо расточить. Помимо возвращения формы расточка способствует восстановлению заводского размера отверстия. Для этой операции используется специальный расточный станок для шатунов, но если его нет, квалифицированный токарь может сделать то же самое с помощью специальной оснастки на универсальном станке (токарно-фрезеровочном). После расточки стенки отверстия доводятся до идеального состояния хонингованием (такую же обработку проходят стенки цилиндров при капремонте блока). Современные двигатели, как правило, относятся к категории высокофорсированных, так как в современном автомобилестроении заметна тендеция повышения отдачи без увеличения рабочего объема. Для этого применяются различные агрегаты, позволяющие повысить степень сжатия при сохранении объема, к примеру, турбонагнетатели. Естественно, при форсировке нагрузка на все без исключения детали, в том числе и на шатуны, существенно увеличивается. Соответственно, при малейшем нарушении работы системы смазки могут иметь необратимые последствия для шатунов. При большом перегреве и серьезных нагрузках в структуре металла, из которого сделаны шатуны, происходят такие изменения, что ремонт шатунов может оказаться невозможным или слишком дорогим, и проще заменить их новыми деталями.

Шатуны - обзор

10.6.3 Характеристики трения подшипников поршневого узла

Шатунные малые и большие подшипники составляют подшипники в поршневом узле. Они работают в суровых условиях при высоких динамических нагрузках и относительно низких скоростях шейки (например, Zhang et al. , 2004). Их моменты трения важны для точности расчета динамики поршневого узла. Сила трения поршневого пальца напрямую влияет на наклон юбки поршня.Их моменты трения необходимо включить в баланс моментов уравнений динамики поршневого узла. Их моменты трения в подшипниках могут быть рассчитаны либо с помощью упрощенного подхода с использованием эквивалентного граничного коэффициента трения, умноженного на действующую нагрузку и радиус подшипника, либо с помощью более сложного подхода, включающего уравнения трения гидродинамической смазки, представленные в предыдущем разделе.

Сухара и др. (1997) измерил трение в подшипнике втулки поршневого пальца полуплавающего поршневого пальца с запрессовкой в ​​автомобильном бензиновом двигателе.Они обнаружили, что сила трения подшипника поршневого пальца увеличивается с давлением в цилиндре во второй половине такта сжатия, такте расширения и первой половине такта выпуска. Они отметили резкий скачок силы трения при полной нагрузке сразу после ВМТ срабатывания, когда давление в цилиндре было самым высоким. Еще один гораздо меньший выброс произошел при угле поворота коленвала 90 ° после ВМТ срабатывания, когда шатун изменил направление. Пики силы трения указывали на характеристики граничной смазки поршневого пальца в этих областях.Сухара и др. (1997) обнаружил, что трение поршневого пальца находилось в диапазоне от 6,5% (при половинной нагрузке) до 16% (при полной нагрузке) среднего эффективного давления трения (FMEP) юбки поршня и колец, и им нельзя было пренебречь. Их результаты очень похожи на результаты аналитического моделирования, когда при моделировании предполагается граничное трение для поршневого пальца (Xin, 1999). Поршневой палец и узкий конец шатуна лишь слегка качаются вперед и назад. Силу трения поршневого пальца можно рассчитать, умножив нагрузку на палец на эквивалентный коэффициент трения.

Очень интересная диаграмма Стрибека была опубликована Suhara et al. (1997 г.) для подшипника поршневого пальца. Они заметили, что коэффициент трения уменьшается по мере уменьшения рабочего параметра во второй половине такта сжатия, что указывает на операцию гидродинамической смазки. Коэффициент трения резко увеличивается по мере дальнейшего уменьшения рабочего параметра в течение первой половины хода расширения, указывая на то, что подшипник поршневого пальца работает в режиме смешанной смазки.Сухара и др. (1997) полагал, что повышающийся высокий коэффициент трения с рабочим параметром во второй половине такта расширения был вызван очень тонкой масляной пленкой, которая не утолщалась при увеличении рабочего параметра. Это свидетельствовало о недостаточных поставках смазочного масла в этом регионе. Они указали, что улучшение конструкции для уменьшения трения должно быть подчеркнуто как для режима граничной смазки в первой половине такта расширения, так и для режима масляного голодания во второй половине такта расширения.

Небольшое уменьшение шероховатости поверхности может значительно снизить трение поршневого пальца, как указано Suhara et al. (1997) в своем обширном экспериментальном исследовании различных эффектов конструкции на трение поршневого пальца. Улучшение материала подшипника втулки пальца также имеет большое влияние на снижение трения. Уменьшение зазора в подшипнике выступа поршневого пальца, например, для снижения шума, может привести к увеличению трения в режиме граничной смазки из-за более серьезных неровностей контактов, особенно при полной нагрузке и высоком давлении в цилиндре.Чрезмерное уменьшение длины поршневого пальца и толщины стенки по причине уменьшения веса может привести к значительному увеличению нагрузки на агрегат и деформации подшипника выступа пальца. Это может привести к увеличению граничного трения и износа, если не будут приняты другие конструктивные меры для противовеса (например, использование лучшего материала подшипника, уменьшение шероховатости поверхности, улучшение подачи масла).

Шатуны

Шатуны

Шатуны должны быть легкими и в то же время прочными. достаточно, чтобы передать тягу поршней на коленчатый вал.Шатуны выкованы из стали. сплав, способный выдерживать большие нагрузки без изгиб или скручивание. Отверстия на верхнем и нижнем концах обработаны для обеспечения точной установки подшипников. Эти отверстия должны быть параллельны.

Верхний конец шатуна соединен с поршень за поршневой палец. Если поршневой палец заблокирован в бобышках поршневого пальца или если он плавает в обоих поршнях и шатун, верхнее крепление соединительного шток будет иметь цельную опору (втулку) из бронзы или аналогичный материал.Как нижний конец шатуна вращается вместе с коленчатым валом, верхний конец вынужден поворачивайте поршневой палец вперед и назад. Хотя это движение небольшое, втулка необходима из-за высокое давление и температура. Если поршневой палец полуплавающий, втулка не нужна.

Рисунок 12-19.-Коленчатый вал четырехцилиндрового двигателя.

Нижнее отверстие в шатуне разделено на разрешите его зажать вокруг коленчатого вала.В нижняя часть, или колпачок, изготавливается из того же материала, что и стержень и крепится двумя или более болтами. Поверхность что опирается на коленчатый вал, как правило, подшипник материал в виде отдельной разъемной оболочки; в несколько корпусах, он может быть центрированным или литым внутри стержня и колпачок при изготовлении. Две части отдельные подшипники устанавливаются в штоке и крышке с помощью установочные штифты, выступы или короткие латунные шурупы. Расколоть подшипники могут быть прецизионными или полутонкими.

Подшипник прецизионного типа точно доведен до подходит для шатунной шейки и не требует дополнительной установки во время установки. Позиционируется выступами на раковина, сочетающаяся с рельефами стержня и колпачка. В выступы предотвращают смещение подшипников вбок и предотвратить вращательное движение стержня и крышки.

Подшипник полуточного типа обычно крепится для литья под давлением со стержнем и крышкой. Перед установкой, он обработан и подогнан к нужному внутреннему диаметру с крышкой и стержнем, скрепленными вместе болтами.

Коленчатый вал

Поскольку поршни в совокупности могут рассматриваться как сердце двигателя, поэтому коленчатый вал может быть считается позвоночником (рис. 12-19). Он связывает воедино реакции поршней и шатунов, преобразовывая их возвратно-поступательное движение во вращательное движение. Он передает мощность двигателя через маховик, сцепление, трансмиссия и дифференциал для управления вашим транспортное средство.

Коленчатый вал кованый или отлитый из сплава сталь и никель. Он обработан гладко, чтобы обеспечить

Рисунок 12-20.-Обычно используемые механизмы коленчатого вала и хода.

опорных поверхностей для шатунов и основных подшипники. Цементация (покрытие в печи легированные медью и углеродом). Эти несущие поверхности называется журналы.Противовесы коленчатого вала мешают центробежная сила шатуна и узла прикреплены к броскам или точкам опоры подшипника. Эти броски необходимо выполнять так, чтобы они уравновешивали друг с другом.

Коленчатый вал и ходовые части четырех-, шести-, и восьмицилиндровые двигатели показаны на рис. 12-20. Коленчатые валы четырехцилиндрового двигателя имеют либо три, либо пять основных опорных подшипников и четыре броска в одной плоскости. Как показано на рисунке, четыре броска для числа 1 и 4 цилиндры (четырехцилиндровый двигатель) 180 с для цилиндров номер 2 и 3.На шестицилиндровом коленчатые валы двигателя, каждая из трех пар ходов устроил 120 из двух других. Такие коленчатые валы могут поддерживаться семью коренными подшипниками один на каждом конце вала и по одному между каждой парой коленвал забрасывает. Коленчатые валы восьмицилиндровые V-образные двигатели аналогичны четырехцилиндровым. рядный тип. У них может быть каждый из четырех бросков закреплены на расстоянии 90 друг от друга (как на рис. 12-20) для лучшего баланс и более плавная работа.

Двигатели

V-образного типа обычно имеют два шатуна. прикручены бок о бок на одном коленвале забросить. С этим расположение, установлен один ряд цилиндров двигателя немного впереди друг друга, чтобы две штанги могли очистить друг с другом.

Бензиновый двигатель | Британника

Полная статья

Бензиновый двигатель , любой из класса двигателей внутреннего сгорания, которые вырабатывают энергию за счет сжигания летучего жидкого топлива (бензина или бензиновой смеси, такой как этанол) с воспламенением, инициируемым электрической искрой.Бензиновые двигатели могут быть построены для удовлетворения требований практически любого возможного применения в силовых установках, наиболее важными из которых являются легковые автомобили, малые грузовики и автобусы, самолеты авиации общего назначения, подвесные и малые внутренние морские агрегаты, стационарные насосные агрегаты среднего размера, осветительные установки и т. Д. станки и электроинструменты. Четырехтактные бензиновые двигатели используются в подавляющем большинстве автомобилей, легких грузовиков, средних и больших мотоциклов и газонокосилок. Двухтактные бензиновые двигатели встречаются реже, но они используются для небольших подвесных судовых двигателей и во многих портативных инструментах для озеленения, таких как цепные пилы, кусторезы и воздуходувки для листьев.

Типы двигателей

Бензиновые двигатели можно сгруппировать в несколько типов в зависимости от нескольких критериев, включая их применение, метод управления подачей топлива, зажигание, расположение поршня и цилиндра или ротора, количество ходов за цикл, систему охлаждения, а также тип и расположение клапана. В этом разделе они описаны в контексте двух основных типов двигателей: поршневых двигателей и роторных двигателей. В поршневом двигателе давление, создаваемое при сгорании бензина, создает силу на головке поршня, которая перемещает цилиндр по длине возвратно-поступательным или возвратно-поступательным движением.Эта сила отталкивает поршень от головки цилиндра и выполняет работу. Роторный двигатель, также называемый двигателем Ванкеля, не имеет обычных цилиндров, оснащенных возвратно-поступательными поршнями. Вместо этого давление газа действует на поверхности ротора, заставляя ротор вращаться и, таким образом, выполнять работу.

бензиновые двигатели

Типы бензиновых двигателей включают (A) двигатели с оппозитными поршнями, (B) роторные двигатели Ванкеля, (C) рядные двигатели и (D) двигатели V-8.

Британская энциклопедия, Inc.

Большинство бензиновых двигателей относятся к поршнево-поршневым двигателям возвратно-поступательного действия. Основные компоненты поршнево-цилиндрового двигателя показаны на рисунке. Почти все двигатели этого типа работают по четырехтактному или двухтактному циклу.

Типовая схема поршневой цилиндр бензинового двигателя.

Британская энциклопедия, Inc.

Четырехтактный цикл

Из различных методов восстановления мощности процесса сгорания наиболее важным до сих пор был четырехтактный цикл, концепция, впервые разработанная в конце 19 века.Четырехтактный цикл показан на рисунке. При открытом впускном клапане поршень сначала опускается на такте впуска. Воспламеняющаяся смесь паров бензина и воздуха втягивается в цилиндр за счет создаваемого таким образом частичного вакуума. Смесь сжимается, когда поршень поднимается на такте сжатия при закрытых обоих клапанах. По мере приближения к концу хода заряд воспламеняется электрической искрой. Затем следует рабочий ход, когда оба клапана все еще закрыты, а давление газа обусловлено расширением сгоревшего газа, давящим на головку поршня или головку поршня.Во время такта выпуска восходящий поршень вытесняет отработанные продукты сгорания через открытый выпускной клапан. Затем цикл повторяется. Таким образом, каждый цикл требует четырех тактов поршня - впуска, сжатия, мощности и выпуска - и двух оборотов коленчатого вала.

Двигатель внутреннего сгорания: четырехтактный цикл

Двигатель внутреннего сгорания имеет четыре такта: впуск, сжатие, сгорание (мощность) и выпуск. Когда поршень перемещается во время каждого хода, он поворачивает коленчатый вал.

Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Недостатком четырехтактного цикла является то, что завершается только половина тактов мощности по сравнению с двухтактным циклом ( см. Ниже ), и только половину такой мощности можно ожидать от двигателя данного размера при заданная рабочая скорость. Однако четырехтактный цикл обеспечивает более эффективную очистку выхлопных газов (продувку) и повторную загрузку цилиндров, уменьшая потерю свежего заряда в выхлопе.

Интернет-курсов PDH. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов.

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

"Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации."

Стивен Дедак, P.E.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова . Спасибо. "

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

"Простой в использовании веб-сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по твоей роте

имя другим на работе "

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

"Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно с учетом того, что я думал, что я уже знаком

с деталями Канзас

Городская авария Хаятт."

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

на моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

- лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

"Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал ".

Хесус Сьерра, П.Е.

Калифорния

"Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент, оставивший отзыв на курс

материалов до оплаты и

получает викторину "

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

"Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил огромное удовольствие ».

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

"Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курсов."

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

"Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

.

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь."

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

"Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании какой-то неясной секции

законов, которые не применяются

- «нормальная» практика."

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор

.

организация.

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

"Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

и онлайн-формат был очень

доступный и простой

использовать. Большое спасибо ».

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

"Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата."

Джозеф Фриссора, П.Е.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

.

Обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев предоставлено.

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

"Документ" Общие ошибки ADA при проектировании объектов "очень полезен.

испытание потребовало исследований в

документ но ответов было

в наличии »

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

"Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ."

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

"Я многому научился с защитным заземлением. До сих пор все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой."

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

"Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще

.

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

вынуждены ехать ".

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

"Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время исследовать где на

получить мои кредиты от.

Кристен Фаррелл, П.Е.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теорий. "

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

"Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утром

метро

на работу."

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

"Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендую

вам на любой PE, требующий

CE единиц. "

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники."

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

пониженная цена

на 40%.

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

"Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

правил.

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

"Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

.

при необходимости дополнительных

сертификация. "

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

"У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил - много

оценено! "

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

"Курс был по разумной цене, а материалы были краткими, а

хорошо организовано.

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

"Вопросы подходили для уроков, а материал урока -

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна.

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

"Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку."

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве - проектирование

Building курс и

очень рекомендую ."

Денис Солано, P.E.

Флорида

"Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлены. »

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

"Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор где угодно и

всякий раз, когда."

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Поддерживаю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

"Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Полная

и комплексное.

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

"Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили курс

поможет по моей линии

работ."

Рики Хефлин, P.E.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».

Анджела Уотсон, P.E.

Монтана

«Легко выполнить. Никакой путаницы при прохождении теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

"Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличное освежение ».

Луан Мане, П.Е.

Conneticut

"Мне нравится, как зарегистрироваться и читать материалы в автономном режиме, а затем

вернуться, чтобы пройти викторину "

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

"Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использовать в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

"Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы я мог сделать

успешно завершено

курс."

Ира Бродская, П.Е.

Нью-Джерси

"Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материалы для изучения, а затем вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график "

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет."

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

"Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

Сертификат . Спасибо за изготовление

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. "

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

"Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея платить за

материал ."

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не являющихся электротехниками».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

.

процесс, которому требуется

улучшение."

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

"Мне очень нравится удобство участия в онлайн-викторине и получение сразу

сертификат. "

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

"Учебные модули CEDengineering - это очень удобный способ доступа к информации по

.

много различных технических зон за пределами

по своей специализации без

надо ехать."

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

№ 2671: Сколько цилиндров?

Сколько сегодня цилиндров? Инженерный колледж Хьюстонского университета представляет эту серию о машинах, которые делают нашу цивилизацию бегут, и люди, чья изобретательность создала их.

Итак, сколько цилиндров должно быть в двигателе автомобиля? Большинство наших автомобилей имеют либо четыре цилиндра подряд, либо цилиндры в одном ряду. V-образное расположение - по два или по три с каждой стороны.Итак, к чему все это воображение? Почему не один большой цилиндр?

Что ж, представьте себе поршень, который движется вперед и назад в цилиндре, делая коленчатый вал проворачивается. Он кратковременно приводит вал в движение каждые два оборота. Наши автомобильные двигатели работают четырехтактные циклы. Возгорание происходит, и поршень толкает вниз. Затем он очищает выхлоп, когда он возвращается вверх. Далее это втягивает новую смесь воздуха и бензина по пути вниз.Наконец, это поднимается, сжимая эту смесь. Затем еще одно зажигание, и цикл повторяется.

Одноцилиндровый двигатель набирает обороты на первом такте; затем он замедляется во время оставшиеся два оборота четырехтактного цикла. Это вызвало бы такой двигатель трясти и трясет.

Итак, нам нужен большой маховик, чтобы он двигался между включениями. С более цилиндров и поршней, мы можем прикрепить шатун каждого поршня к разному угловое расположение на коленчатом валу - тогда рассчитываем взрывы так, чтобы каждый один запускает вращение во время двух оборотов.И маховик может быть намного меньше.

Карл Бенц использовал одноцилиндровый двигатель в своем первом автомобиле 1885 года. Первый Двигатель модели Т имел четыре цилиндра в ряд. Некоторые роскошные автомобили 1920-х годов имел рядные двигатели с восемью цилиндрами. Двигатели с Было использовано 12 или более цилиндров подряд, но в основном в больших морских и стационарные двигатели.

Конечно, плавный ход - это только одна цель.Чем больше цилиндров, тем меньше маховик вес, но они также означают более высокие затраты на производство и содержание. Тогда есть компактность. Прямая восьмерка Duesenberg была фаворитом богатых кинозвезд 20-х годов. Но у него была 12-футовая колесная база. Представлять себе параллельная парковка этого зверя.

Ответом был двигатель V-8 - два ряда по четыре, образующие V. Эвен Карл Бенц экспериментировал с двигателем V-2 после того, как построил свой одноцилиндровый двигатель.V-образное расположение может даже позволить двум цилиндрам приводить в движение общий шатун кривошипа, толкая это в разных угловых положениях. И здесь усложнение увеличивается: Инженеры создали всевозможные умные конструкции коленчатого вала для использования с цилиндрами в всевозможные позиции - V-4, V-6, Flat-4, Flat-6.

Самолеты накладывали разные конструктивные ограничения. Встроенный движок предлагает мало лобовое сопротивление. Братья Райт использовали рядный четырехцилиндровый двигатель, но с хорошими характеристиками. тяжелый маховик.Тогда первые строители перешли к двигателям с девятью цилиндрами, излучающими от центрального узла. Поршни вращались вокруг вала и не нуждались в маховике. ни системы охлаждения.

Многие новые технологии сводятся к одной лучшей форме. Но некоторые находят более одного хороший вариант, то продолжайте жульничать среди конкурентов. Просто подумайте о ПК vs. Mac's, классическая и кантри-музыка - только подумайте о цилиндрах в их, казалось бы, звучании. бесконечные договоренности.

Я Джон Линхард из Хьюстонского университета, где нас интересуют изобретательные умы Работа.

(Музыкальная тема)

Смотрите записи в Википедии по всем соответствующим темам. Искать такие слова, как автомобильные двигатели, рядные 4, плоские 6, 8-цилиндровые, 4-тактные двигатели и т. д. Google будет также отправлю вас на множество простых и понятных сайтов, как этот.

Все фото Й. Линхард. Двигатели Toyota любезно предоставлены Майком Калвертом Toyota, Хьюстон, Техас.

Порядок работы цилиндров (автомобиль)

2.6.

Порядок срабатывания цилиндров Порядок зажигания цилиндров

улучшает распределение свежего заряда в коллекторе к цилиндрам
и способствует выпуску выхлопных газов, в то же время подавляя крутильные колебания
. Эти условия следующие.
(i) Последовательное срабатывание цилиндров позволяет восстановить заряд в коллекторе и минимизировать
помехи между соседними или соседними цилиндрами. Обычно выбираются цилиндры с противоположного
конца коллектора или из альтернативных рядов цилиндров в двигателях * V, чтобы поочередно тянуть
. Однако эта компоновка становится трудной по мере уменьшения количества цилиндров
.
(ii) Разделение последовательных цилиндров, которые выпускаются, даже более важно, чем
для индукции.Это происходит потому, что если периоды выхлопа совпадают с периодами выхлопа цилиндров, противодавление выхлопных газов может предотвратить выход продуктов сгорания из цилиндров.
(Hi) Силовые импульсы вызывают заводку коленчатого вала. Кроме того, если
собственных крутильных колебаний вала совпадают с этими возмущающими импульсными частотами, могут иметь место
крутильные колебания. Поэтому в целом желательно иметь
последовательных импульсов мощности на чередующихся концах коленчатого вала.

Рис. 2.15. Одноцилиндровое исполнение.
2.6.1.


Одноцилиндровый привод

Одноцилиндровый двигатель имеет рабочий ход каждые
720 градусов / 1, т.е. 720 градусов поворота коленчатого вала
для четырехтактного двигателя. Двигатель
имеет просто одноходовой шатун, а вращающаяся цапфа или шатун
шатуна соединена с поршневым пальцем поршня
с помощью шатуна, чтобы иметь как линейное
, так и колебательное движение (рис. .2.15).
Когда поршень находится в ВМТ, он либо завершает
сжатие и собирается начать рабочий такт, либо это
в конце такта выпуска и начале такта впуска. Если предположить, что поршень первоначально находится в ВМТ
при нулевом угле поворота коленчатого вала, затем он находится в НМТ на 180 градусов и 540 градусов, а
в ВМТ при 360 градусах и 720 градусах вращения коленчатого вала.
2.6.2.

Двухцилиндровый механизм

A. Рядный Параллельный

Двухцилиндровый двигатель с рядным расположением рядных цилиндров имеет мощность
импульсов каждые 720 градусов / 2 л.е. Коленвал на 360 градусов
оборотов. В коленчатом валу используется одноходовой шатун
с поршнями и шатунами, прикрепленными к общей шатунной шейке
или шатунной шейке (рис. 2.16).
Когда поршень 1 находится в ВМТ, он находится на вершине своего такта сжатия
и вот-вот начнет свой рабочий такт. Поршень 2 в этом случае совершает
такта выпуска в ВМТ и собирается начать свой ход впуска
. При повороте коленчатого вала на 180 градусов оба поршня
находятся в НМТ, поршень 1 собирается начать такт выпуска, а поршень 2 - такт сжатия.
Второе вращение коленчатого вала на 180 градусов приводит поршни 1 и 2 в ВМТ, чтобы начать их
индукционный и рабочий ход соответственно. Третий поворот коленчатого вала на 180 градусов перемещает
поршни в НМТ, и поршни 1 и 2 собираются начать такты
сжатия и выпуска соответственно. Четырехтактный цикл на 720 градусов завершается, когда четвертый поворот на 180 градусов
приводит поршни в исходное начальное положение.

B. Рядный, сдвиг фазы на 180 градусов

При таком расположении импульсы мощности происходят с не-
равными интервалами, т.е.е. через каждые 180 градусов и 540 градусов смещения коленчатого вала
. Цилиндры расположены параллельно
друг другу, когда поршень 1 находится в ВМТ, поршень 2 находится в НМТ и
ход кривошипа сдвинут по фазе на 180 градусов
(рис. 2.17). Если первоначально поршень 1 находится в конце сжатия, а
- в начале своего рабочего такта, то поршень 2 находится в конце
мощности и в начале своего такта выпуска.
Первый поворот коленчатого вала на 180 градусов приводит
поршень 1 к НМТ, который собирается начать свой такт выпуска после завершения рабочего хода
, в то время как поршень 2 находится в ВМТ, в конце такта выпуска
и примерно в начале такта сжатия.omt-
двухцилиндрового расположения фаз.

Рис. 2.18. Горизонтально-оппозитный двухцилиндровый
расположение.
л. Поршень 1 находится в конце выпуска и в точке
в начале такта впуска, а поршень 2 - в точке
, начинающей свое сжатие после завершения своего хода впуска
.
Третий поворот на 180 градусов коленчатого вала
переводит поршень 1 в НМТ, заканчивая индукцию
и начиная его такт сжатия, в то время как поршень 2
находится в ВМТ и готов к следующему ходу
после завершения такта сжатия.При четвертом повороте коленчатого вала на 180 градусов поршень
перемещается в ВМТ, а поршень 2 - в НМТ, приводя их в исходное исходное положение.

C. Горизонтально противоположно

Эта конструкция обеспечивает импульсы мощности через каждые 360 градусов вращения коленчатого вала
. Ход кривошипа сдвинут по фазе на 180 градусов. Шатуны и поршни
расположены на противоположных сторонах коленчатого вала,
горизонтально напротив друг друга (рис. 2.18), при этом оси цилиндров смещены друг относительно друга.Таким образом, поршни приближаются к положениям ВМТ
и НМТ вместе, хотя они все время движутся в противоположных направлениях. Предположим, что
поршней находятся в ВМТ, поршень 1 - в конце сжатия и начале рабочего такта, а
- тогда поршень 2 заканчивает выпуск и собирается начать свой ход впуска.
Первый, второй и третий поворот коленчатого вала на 180 градусов приводит к поршни в положения НМТ, ВМТ
и НМТ соответственно, выполняя свои соответствующие ходы, как показано на рисунке.
Четвертый поворот на 180 градусов завершает цикл событий четырехтактного цикла и возвращает поршни
в их исходные исходные положения. Эти двигатели используются в небольших легковых автомобилях.

D. 90 градусов * V

В этой конструкции два цилиндра расположены под углом 90 градусов друг к другу, причем оба больших конца
прикреплены к одной шатунной шейке (рис. 2.19). В этой конфигурации импульсы мощности имеют
неравномерных интервалов, которые происходят через каждые 270 градусов и 450 градусов движения коленчатого вала.Ряды цилиндров
сконструированы таким образом, чтобы образовывать V слева или справа, если смотреть со стороны
передней части двигателя. Используются параллельные соединительные дороги, и два ряда цилиндров смещены на
относительно друг друга.
Предполагая, что поршень 1 сначала в конце сжатия
такт сжатия в состоянии готовности к срабатыванию зажигания, а поршень 2 равен
, а затем в середине хода поршня приближается к ВМТ на выпуске
или такте сжатия. Пусть поршень 2 находится в положении
в середине такта выпуска.Поворот на
кривошипа на 450 градусов завершает его бывшие
ходов рывка, индукции и сжатия в
готовности к стрельбе. В этот момент поршень 1 находится в середине хода
на такте впуска, поэтому поворот кривошипа
еще на 270 градусов завершает
ходов как действия, так и сжатия. Общий интервал угла поворота коленчатого вала
для этих двух событий срабатывания
составляет 450 + 270, то есть 720 градусов.
V-образные двухцилиндровые двигатели могут иметь лишь умеренную степень динамического баланса, а их неравномерные интервалы наполнения
и недостаточная плавность циклического крутящего момента делают их непригодными для

Рис.2.19. Расположение цилиндров V-образное.
вагон. Этот случай был обсужден для того, чтобы объяснить базовую конструкцию цилиндров
с V-образным рядом с шатунами, имеющими общий шатун. Это важная компоновка двигателя.
2.SJ3.

Рядный трехцилиндровый

Трехцилиндровый двигатель имеет импульс мощности каждые 720 градусов / 3, т. Е. 240 градусов при
оборотах коленчатого вала для работы в четырехтактном цикле. Ходовые части кривошипа и шатунные шейки
разнесены с интервалом в 120 градусов, и предусмотрены четыре основных шейки и подшипники (рис.2.20)
для опоры коленчатого вала.
С поршнем 1 в верхней точке такта сжатия и в начале его рабочего хода поршни 2
и 3 находятся под углом поворота коленчатого вала 60 градусов от НМТ на их тактах
впуска и выпуска соответственно. При повороте коленчатого вала на 20 градусов поршень 3 находится в ВМТ в конце его хода выпуска
и начале хода впуска, а поршни 1 и 2 - на 60 градусов от НМТ на
их тактах мощности и сжатия соответственно.
При втором повороте коленчатого вала на 120 градусов поршень 2 перемещается в ВМТ, завершая сжатие.
ход в готовности к его рабочему такту.Поршни 1 и 3 находятся под углом 60 градусов от НМТ на своих
тактах выпуска и впуска соответственно. Третье перемещение на 120 градусов приводит поршень 1 к ВМТ
, так что он только что заканчивает такт выпуска и вот-вот начнет свой ход впуска. Поршни 2 и 3 теперь
находятся под углом 60 градусов от НМТ на своих
тактах мощности и сжатия. Наконец, четвертый поворот коленчатого вала
на 120 градусов помещает поршень
3 в ВМТ такта сжатия и готов к
пусковому такту. Эта последовательность событий
приводит к порядку срабатывания 1, 2, 3.
Эти двигатели динамически сбалансированы.
Дополнительный цилиндр в достаточной мере сглаживает циклический крутящий момент
, так что двигатель
соответствует популярной конфигурации с четырьмя цилиндрами
. Такая конфигурация
обеспечивает экономию веса и длины, а также снижает возвратно-поступательное движение
и сопротивление вращению, что улучшает расход топлива
.
2.6.4.

Расположение с четырьмя цилиндрами

A. Рядный

Четырехцилиндровый рядный двигатель имеет импульс мощности im-
каждые 720 градусов / 4 дюйма.е. 180 градусов поворота коленчатого вала
. Коленчатые валы имеют
ходов коленвала, расположенные с интервалом в 180 градусов друг относительно друга
в том порядке, в котором рассчитаны импульсы мощности
. При таком расположении коленчатого вала (рис.
2.21) все четыре хода кривошипа лежат в одной плоскости,
шатунные шейки 1 и 4 находятся в фазе, но под углом 180 градусов
к шатунным штифтам 2 и 3.
Предположим, что шатун 1 находится в верхней части оси. Такт сжатия
, шатун 4 должен находиться в верхней части такта выпуска
, а вращение коленчатого вала составляет

Рис.2.20. Рядный трехцилиндровый агрегат.

Рис. 2.21. Рядный четырехцилиндровый двигатель.
для опускания при такте мощности и такте всасывания соответственно. Вращение коленчатого вала
на 180 градусов помещает шатуны 1 и 4 в нижнюю часть их ходов, в то время как шатуны 2 и
Satthetop их аистов после такта сжатия или выпуска. Кроме того, предполагается,
, что поршень 3 опускается следующим при рабочем такте, а поршень 2 опускается при такте индукции
.При этом порядок стрельбы 1,3.
При втором повороте коленчатого вала на 180 градусов шатунные штифты и поршни 1 и 4 находятся на
верхних тактах выхлопа и рабочего хода соответственно, так что в этот момент порядок срабатывания
составляет 1, 3, 4. Третий поворот коленчатого вала на 180 градусов снова помещает поршни 2 и 3 в верхнюю часть их хода
. Поскольку поршень 3 ранее опускался на рабочий ход, поршень 2 теперь находится на своем
ходах, так что полный порядок срабатывания составляет 1, 3, 4, 2. Последний поворот на 180 градусов завершает смещение коленчатого вала на 720
градусов за четыре -тактный двигатель.
Если цилиндр 2 выбран вместо цилиндра 3 для зажигания после цилиндра 1, то порядок зажигания будет
1,2,4,3. Оба этих порядка зажигания имеют равные достоинства и ограничения в отношении намотки коленчатого вала
при кручении и неравномерного интервала дыхания между соседними цилиндрами. Наибольшей популярностью пользуются рядные четырехцилиндровые двигатели
на конденсаторы от 0,75 до 2,0 л.

B. Горизонтально противоположный плоский

Для этой конструкции требуется одноплоскостной коленчатый вал с шатунными шейками, расположенными с интервалом 180 градусов
.Следовательно, ходы кривошипа спарены так, что шатуны 1 и 4 кривошипа расположены на
диаметрально противоположно шатунным шейкам 2 и 3 (рис. 2.22). Пусть поршни 1 и 2 находятся в ВМТ, а поршни 3 и 4
в НМТ, с учетом порядка зажигания. Пусть поршень 1 находится в конце своего такта сжатия
и только для начала рабочего такта, тогда поршень 2 завершает выпуск, в то время как поршни 3 и 4 совершают
тактов сжатия и всасывания соответственно.
При повороте коленчатого вала на 180 градусов поршни 3 и 4 находятся в ВМТ в конце
их соответствующих тактов выпуска и сжатия, а
поршень 4 собирается начать рабочий такт.Поршни 1 и
2 находятся на НМТ, завершив свою соответствующую мощность и
тактов индукции. Порядок срабатывания - 1, 4. Второй поворот на 180 градусов приводит поршни 1 и 2 в ВМТ,
в конце их соответствующих ходов выпуска и сжатия
, в то время как поршни 3 и 4 находятся в НМТ com-
выполняя их соответствующие индукционные и силовые ходы.
Порядок зажигания: 1, 4, 2.
Третье вращение на 180 градусов приводит поршни 3 и
4 в ВМТ в конце их соответствующих тактов сжатия
и выпускных, в то время как поршни 1 и 2 находятся в НМТ
, завершая свои соответствующие индукция и мощность
ходов.Полный порядок стрельбы 1,4,2,3. Последний поворот на
градусов на 180 градусов приводит к смещению коленчатого вала на 720 градусов на
градусов.
Плоский четырехцилиндровый двигатель имеет немного лучший динамический баланс, чем рядный четырехцилиндровый двигатель
, но плавность крутящего момента в обоих случаях одинакова. Благодаря плоской форме
подходит для двигателей, установленных сзади, но расположенный напротив цилиндр оставляет очень мало места для обслуживания головки
.

Фиг.2.22. Горизонтально-оппозитная плоская четырехцилиндровая
.

C.60 градусов по вертикали

В этом расположении цилиндры стреляют через равные интервалы 180 градусов и
размещены под номерами 1 и 2 в левом ряду и номерами 3 и 4 в правом ряду.
Шатуны расположены неравномерно, с попеременным интервалом 60 и 120 градусов (рис.
2.23), и они лежат в двух плоскостях, если смотреть спереди.Коренные шейки и подшипники
предусмотрены на каждом конце, с третьей шейкой между шатунными шейками 2 и 3. При таком расположении
пар поршней находятся на вершине своего хода, но в разных рядах цилиндров.
Когда поршни 1 и 4 находятся в ВМТ, любой из них может быть выбран так, чтобы он находился в конце своего хода сжатия
и вот-вот сработает. Тогда другой поршень
будет в конце выпуска и только начнет свой ход впуска
. Пусть поршни 1 и 4 находятся в конце своих
тактов сжатия и выпуска соответственно.Вращение коленчатого вала
на 180 градусов помещает поршни 2 и 3 в положение
наверху соответствующих
ходов выпуска и сжатия, что приводит к порядку срабатывания 1, 3 в этой точке.
Второе вращение на 180 градусов возвращает поршни 1 и 4
снова в положение ВМТ, при этом поршень 1 завершил свой ход выпуска
и вот-вот начнет свой ход всасывания, в то время как поршень
4 находится в конце сжатия и вот-вот начнет привод
ход . Порядок стрельбы до этого момента 1,3,4.При третьем повороте
на 180 градусов поршни 2 и 3 устанавливаются в ВМТ, а
- с поршнем 2 в конце сжатия и
собирается начать свой рабочий ход. Полный порядок запуска теперь составляет 1, 3,
4, 2. Наконец, четвертый поворот на 180 градусов завершает поворот коленчатого вала на 720
градусов.
Это чрезвычайно компактный двигатель, но динамическая балансировка
такой компоновки оставляет желать лучшего, требуется дополнительный уравновешивающий вал
.

2.6.5.

Рядный пятицилиндровый

В этой схеме импульс мощности подается каждые 720 градусов / 5 i.е. 144 градуса поворота коленвала
. Имеется пять кривошипов, все в отдельных плоскостях, разнесенных друг на друга с интервалом 72 градуса
. Коленчатый вал может иметь коренную шейку и подшипник на каждом конце и
между каждой парой кривошипов, образуя коленчатый вал с шестью коренными шейками. В качестве альтернативы основные шейки
между шатунными шейками 1 и 2, а также 4 и 5 могут быть удалены с немного уменьшенной опорой
, чтобы получить более короткий коленчатый вал с четырьмя основными шейками. Порядок зажигания учитывается для коленчатого вала
, показанного на рис.2.24.
Когда поршень 1 находится в ВМТ в конце такта сжатия и вот-вот начнет свой рабочий ход,
поршни 4 и 5 находятся под 72 градусом от ВМТ на своих тактах впуска и выпуска соответственно.
, а поршни 2 и 3 находятся под углом 36 градусов от НМТ при соответствующем сжатии и мощности
ходов. Вращение коленчатого вала на 144 градуса приводит поршень 2 к верхнему такту сжатия
и началу мощности, в то время как поршни 3 и 5 находятся под 72 градусами от ВМТ на своих соответствующих тактах выпуска и впуска
, а поршни 1 и 4 находятся под 36 градусами от НМТ. на их
тактов мощности и сжатия.

Рис. 2.23. «V-образный четырехцилиндровый двигатель.
В конце второго движения
коленчатого вала на 144 градуса поршень 4 находится вверху, завершает
сжатие и вот-вот начнет свой рабочий ход
. Поршни 1 и 3 находятся под 72 градусом от
ВМТ при соответствующих
тактах выхлопа и впуска, а поршни 2 и 5 находятся под 36 градусами
от НМТ при их соответствующих
тактах мощности и сжатия. В конце третьего поворота кривошипа
на 144 градуса поршень 5 достигает ВМТ,
до конца сжатия и начала своего рабочего хода
.Поршни 1 и 2 находятся под углом 72 градуса
от ВМТ при их соответствующих индукционных и бывших
ходах опускания, а поршни 3 и 4 находятся под углом 36
градусов от НМТ при их соответствующих
тактах сжатия и мощности. Четвертый поворот на 144 градуса -
перемещает поршень 3 в ВМТ на такте сжатия
и готовится начать рабочий такт. Поршни 2 и 4 затем находятся в тактах
впуска и выпуска соответственно, а поршни 1 и 5 находятся в тактах сжатия и увеличения мощности соответственно. Такое расположение
обеспечивает порядок стрельбы 1, 2, 4, 5, 3.Последние 144 градуса поворота завершают смещение коленчатого вала на 720
градусов.
Расстояние между ходами кривошипа на нечетное количество пяти цилиндров гарантирует, в отличие от системы
с четырьмя цилиндрами, что поршни не останавливаются и не запускаются вместе вверху. и
нижней части каждого штриха. Следовательно, такое расположение обеспечивает очень плавный ход.
2.6.6.

Расположение шестицилиндровое

A. Рядный

Шестицилиндровый рядный двигатель имеет мощность
импульсов каждые 720 градусов / 6 л.е. 120 градусов вращения коленвала
. Коленчатый вал имеет шесть
ходов коленвала, расположенных под углом 120 градусов относительно фаз
друг к другу, которые могут быть расположены
только в трех плоскостях. Поэтому шатун
фазировки расположен попарно (рис. 2.25). Для
дизельных двигателей большой мощности предусмотрено семь шейек и
подшипников на каждом конце и
между соседними шейками кривошипа. Для бензиновых двигателей
предусмотрены только 4 или 5 коренные шейки. Порядок зажигания
с коленчатым валом
, показанным на рис.2.25 считается.
Если поршень 1 находится в верхней части такта сжатия
, его противоположный поршень 6 находится в верхней части такта выпуска
. Поворот коленчатого вала на 120 градусов приводит поршни 2 и 5 к их ВМТ
, и любой из них может быть приспособлен для завершения такта сжатия. Если поршень 5
расположен в конце сжатия и в начале своего рабочего хода, то поршень 2 должен
находиться на такте выпуска. Поворот коленчатого вала через вторые 120 градусов положения поршней 3

Рис.2.25. Рядный шестицилиндровый агрегат.

рис. 2.24. Рядный пятицилиндровый агрегат.
и 4 в ВМТ, поэтому любой из них может находиться в такте сжатия. Если поршень 3 выполнен
на сжатие, поршень 4 должен быть на такте выпуска.
Третий поворот на 120 градусов возвращает поршни 1 и 6 обратно в ВМТ, где поршень 6
расположен так, чтобы находиться на сжатии, а поршень 1, следовательно, на своем такте выпуска. При четвертом повороте на
на 120 градусов поршни 2 и 5 оказываются в ВМТ.Поршень 2 теперь находится на стадии сжатия
, а поршень 5 - на такте выпуска. Поворот коленчатого вала на пятое место на 120 градусов приводит поршень
3 и 4 в ВМТ. Поршень 4 находится на стадии сжатия, а поршень 3 - на такте выпуска. Окончательный поворот на
120 градусов завершает смещение коленчатого вала на 720 градусов и переводит поршни в
положений для следующего цикла. Этот цикл обеспечивает порядок срабатывания 1, 5, 3, 6, 2, 4.
Если фазирование парных ходов кривошипа 3 и 4, а также 2 и 5 поменять местами, то второй
в равной степени подходящий порядок срабатывания 1, 4, 2, 6, 3, 5 достигается.Такое расположение обеспечивает превосходный динамический баланс
и равномерность крутящего момента и является предпочтительным для двигателей объемом более 2,5 л.
при условии, что длина не является основным фактором.

B. Горизонтально противоположный плоский

У этого шестицилиндрового двигателя три цилиндра расположены в горизонтальной плоскости
с каждой стороны коленчатого вала. Импульсы мощности синхронизируются по времени, как для рядного шестицилиндрового механизма
, с каждыми 120 градусами поворота коленчатого вала.Коленчатый вал имеет шесть шатунов, расположенных с интервалом 60
градусов вокруг коленчатого вала. Обычно используются пять коренных цапф и подшипники.
Пары поршней, по одному с каждой стороны банка одновременно достигают ВМТ и НМТ (рис.
2.26). Подобно рядному шестицилиндровому двигателю, это расположение очень хорошо сбалансировано,
, но его плоская широкая конфигурация затрудняет установку в передней или задней части автомобиля.
Предположим, что поршни 1 и 2 находятся в ВМТ, при этом поршень 1 находится в конце сжатия и собирается начать рабочий ход
, а поршень 2 - в конце своего такта выпуска.
Поршни 3, 4, 5 и 6 находятся под углом 60 градусов от НМТ на
их тактах выхлопа, сжатия, индукции и мощности
соответственно. Когда коленчатый вал поворачивается на 120
градусов, поршни 3 и 4 достигают ВМТ в конце своих
тактов выпуска и сжатия. Поршни 1, 2,
5 и 6 затем находятся под углом 60 градусов от НМТ на их соответствующих мощностях, тактах впуска, сжатия и выпуска.
Порядок срабатывания в этой точке - 1, 4.
Второе перемещение на 120 градусов помещает поршни 5 и
6 в ВМТ, завершая такты сжатия и выпуска
соответственно.Поршни 1, 2, 3 и 4 затем находятся под углом 60 градусов
от НМТ при выпуске, сжатии, индукции и мощности
тактов соответственно. Порядок стрельбы становится 1,4,5. При третьем повороте на 120 градусов на
поршни 1 и 2 снова устанавливаются в ВМТ
, завершая такты выпуска и такты сжатия
соответственно. Поршни 3, 4, 5 и 6 находятся под углом 6 градусов
от НМТ при сжатии, выпуске, мощности и
тактах индукции соответственно. Порядок срабатывания в этой точке: 1,
4, 5, 2,
Четвертый поворот на 120 градусов снова помещает поршень 3 и 4 в ВМТ, завершая сжатие
и такты выпуска соответственно.Поршни 1, 2, 5 и 6 находятся под углом 60 градусов от НМТ на своих

Рис. 2.26. Горизонтально-оппозитный плоский шестицилиндровый
.
такты впуска, мощности, выпуска и сжатия соответственно. Порядок срабатывания составляет 1,
4, 5, 2, 3. Пятый поворот на 120 градусов снова возвращает поршни 5 и 6 в ВМТ, завершая такты выпуска
и такты сжатия соответственно. Поршни 1, 2, 3 и 4 затем находятся под углом 60 градусов от BDC
при тактах сжатия, выпуска, мощности и впуска соответственно.Полный порядок стрельбы
составляет 1,4,5,2,3,6. Последний поворот на 120 градусов завершает смещение
коленчатого вала на 720 градусов, что позволяет начать следующий цикл.

C. 60 градусов * V Шестицилиндровый

В этой схеме цилиндры стреляют через равные промежутки в 120 градусов. Цилиндры
расположены под номерами 1,2 и 3 в левом ряду, а номерами 4, 5 и 6 - в правом ряду
. Коленчатый вал использует шесть кривошипов для поддержки вала, расположенных на равном расстоянии с интервалом 60
градусов и расположенных в трех плоскостях.На каждом конце и между парами кривошипных шатунов расположены четыре основных шейки и подшипники
, которые поддерживают вал, таким образом, образуя относительно короткую, но жесткую конструкцию
(рис. 2.27). Относительно хороший динамический баланс обеспечивает короткий компактный двигатель
по сравнению с рядным шестицилиндровым двигателем.
Возможны четыре команды срабатывания, но три из них включают последовательное срабатывание трех цилиндров
в каждом ряду, и только четвертый позволяет поочередно запускать цилиндры из каждого ряда
, имеющего порядок срабатывания как 1, 4, 2, 5, 3, 6.Эта компоновка также предлагает лучший выбор из соображений крутильных колебаний
. При таком расположении пары поршней в разных рядах цилиндров
находятся в верхней части своего хода.
Предположим, что поршни 1 и 5 находятся в ВМТ после тактов сжатия и выпуска соответственно, так что
поршень 1 собирается начать свой рабочий ход, а поршень 5 - такт впуска. При повороте коленчатого вала на угол A120 градусов
поршни 3 и 4 достигают вершины тактов выпуска и сжатия
соответственно.На этом этапе порядок срабатывания составляет 1, 4. Второй поворот на 120 градусов приводит к позиционированию
поршней 2 и 6 в ВМТ при сжатии и выпуске на
тактов соответственно. Порядок срабатывания в этой точке
равен 1, 4, 2.
При третьем повороте на 120 градусов поршни 1 и
5 помещаются в ВМТ на тактах выпуска и сжатия
соответственно, так что в этот момент порядок срабатывания равен 1, 4,
2, 5. Четвертый поворот коленчатого вала
на 120 градусов переводит поршни 3 и 4 в ВМТ при тактах сжатия и
тактов выпуска соответственно.Порядок срабатывания:
- 1, 4, 2, 5, 3. Пятое вращение на 120 градусов
приводит поршни 2 и 6 вверху выхлопа и
тактов сжатия соответственно. Таким образом, окончательный порядок срабатывания
составляет 1,4,2,5,3, 6. Следующие 120 градусов вращения
завершают размещение диска коленчатого вала на 720 градусов
, так что готов к следующему циклу событий.
2.6.7.

Восьмицилиндровый

A. Прямой рядный

В этой схеме импульс мощности подается каждые 720
градусов / 8 i.е. 90 градусов поворота коленчатого вала.
Ход коленчатого вала расположен на расстоянии 90
градусов друг к другу в порядке импульса мощности.

Рис. 2.27. Vsix-цилиндровое расположение.
сэс (рис. 2.28). Может быть только четыре относительных угловых положения. Следовательно, фазировка шатуна
расположена попарно, и, следовательно, ход кривошипа лежит в двух плоскостях. Для поддержки коленчатого вала требуется пять или
девяти главных шейек. Компоновка, представленная на рисунке
, напоминает четырехцилиндровый коленчатый вал в одной плоскости со сдвоенными кривошипами на обоих концах, образующими вторую плоскость
под прямым углом к ​​первой.Такое расположение иногда называют «разделенными четырьмя линейными восьмерками»
.
Пусть поршни 1 и 8 находятся в ВМТ, при этом поршень 1 в конце сжатия готов к срабатыванию, а поршень 8
в конце своего такта выпуска. Поршни 3 и 6 находятся в середине рабочего хода на своих
тактах выпуска и сжатия; поршни 2 и 7 в НМТ в конце индукционного и силового
ходов соответственно; и поршни 4 и 5 в середине хода на их соответствующих силовых и индукционных
ходах.
При повороте коленчатого вала на 90 градусов поршни 3 и 6 устанавливаются в ВМТ в конце
тактов выпуска и сжатия соответственно.Поршни 2 и 7 в этом случае находятся в середине рабочего хода на своих
тактах сжатия и выпуска; поршни 4 и 5 в НМТ в конце рабочего хода и
тактов впуска соответственно; и поршни 1 и 8 в середине хода при их соответствующей мощности и
тактах впуска. Порядок зажигания в этом положении - 1, 6.
Второй поворот коленчатого вала на 90 градусов обеспечивает порядок зажигания в этом положении как 1,6,
2. Положение вращения на третий градус дает порядок зажигания как 1, 6, 2, 5. ; четвертый поворот на 90 градусов
позиции как 1, 6, 2, 5, 8; пятая позиция поворота на 90 градусов как 1, 6, 2, 5, 8, 3 и шестая позиция поворота на 90 градусов
позиция перемещения как 1, 6, 2, 5, 8, 3, 7.7, 4.
Дальнейшее перемещение на 90 градусов составляет
, всего 720 градусов, и совершает два
оборота коленчатого вала или четыре хода в
готовности к началу следующего цикла. Благодаря
расположению различных пар кривошипов,
других порядков зажигания были использованы в двигателях
: 1, 5, 2, 6, 4, 8, 3, 7 и 1, 7, 3, 8,
4, 6 , 2, 5.
Чтобы иметь дополнительную способность выдерживать
больших грузов, коленчатый вал может быть удлинен с
двумя дополнительными цилиндрами. Несмотря на то, что эта конструкция
динамически сбалансирована, могут возникнуть проблемы с крутильными колебаниями
, а также может возникнуть проблема с увеличенной длиной
в некоторых грузовиках
.

B. 90 градусов * V восемь с одноплоскостным коленчатым валом

Подобно двухплоскостному коленчатому валу рядного восьмицилиндрового двигателя, одноплоскостная компоновка
, используемая для восьмицилиндрового двигателя, обеспечивает импульс мощности через каждые 90 градусов вращения коленчатого вала. Одноплоскостной коленчатый вал
использует четыре пары шатунов, чтобы оба наружных и обоих внутренних шатунов
находились в фазе. Каждая шатунная шейка имеет два больших конца шатуна, и обычно для поддержки коленчатого вала используются пять основных шейек
(рис.2.29).

Рис. 2.28. Рядный рядный восьмицилиндровый двигатель.

Рис. 2.29. 90-градусный восьмицилиндровый двигатель
с одноплоскостным коленчатым валом.
Позвольте поршням 1 и 4 оставаться в ВМТ, при этом поршень 1
в конце сжатия и готов к срабатыванию, а поршень
4 в конце своего такта выпуска. Поршни 2 и 3 находятся в положении
, затем в НМТ в конце рабочего и индукционного тактов
соответственно; поршни 5 и 8 находятся в середине рабочего хода на
тактах выпуска и сжатия соответственно; и
поршней 6 и 7 находятся в середине хода впуска и
рабочих ходов соответственно.
Первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой поворот коленчатого вала на 90
градусов обеспечивает порядок зажигания
в их соответствующих положениях, как, 1, 8; 1, 8, 3; 1, 8, 3, 6;
1, 8, 3, 6, 4; 1, 8, 3, 6, 4, 5; и 1, 8, 3, 6, 4, 5, 2. Окончательный порядок зажигания
завершается после поворота на 360 градусов
, то есть седьмого поворота коленчатого вала
на 90 градусов и составляет 1, 8, 3, 6, 4, 5 , 2, 7.
Восьмой поворот на 90 градусов завершает 720
градусов движения коленчатого вала четырехтактного цикла
и готовность к следующему циклу событий.
Одноплоскостной коленчатый вал, в отличие от двухплоскостного коленчатого вала
V-8, обеспечивает интервалы между соседними цилиндрами не менее 180 градусов, а
с модификацией с одним коллектором он может быть увеличен с
до 360 градусов, прежде чем могут возникнуть помехи от импульсов. происходить.

C. 90 градусов * V Восьмицилиндровый

с двухплоскостным коленчатым валом
Такое расположение цилиндров обеспечивает стрельбу с
равными фазами в 90 градусов.Цилиндры
расположены под номерами 1, 2, 3 и 4 в левой полосе
и цифрами 5, 6, 7 и 8 в правой полосе
, как показано на рис. 2.30. Двухплоскостной коленчатый вал использует
пар кривошипов, фазированных с интервалом 90 градусов.
Каждая шатунная шейка включает в себя два отдельных шатуна
, шарнирно прикрепленных к поршням в разных рядах цилиндров. Коренная шейка
и подшипник расположены на каждом конце, а
- между соседними шатунными шейками. Поскольку два шатуна
имеют общую шатунную шейку, эти коленчатые валы с пятью коренными шейками
чрезвычайно короткие и менее сложные.
Двухплоскостной коленчатый вал
имеет динамический баланс, намного превосходящий таковой у одноплоскостного коленчатого вала, и поэтому
более популярен.
Примите во внимание порядок рабочих ходов цилиндров -
кольцо при вращении коленчатого вала, как показано на рис. 2.30.
С поршнем 1 в ВМТ после такта сжатия и в положении

Рис. 2.30. 90-градусный V-образный восьмицилиндровый
с двухплоскостным коленчатым валом.
начало мощности, поршень 5 в середине хода сжатия.Поршень 3 и 7 тогда находятся на
выпусках в середине и в начале выпуска соответственно; поршни 4 и 8 находятся в
начале сжатия и в середине хода впуска соответственно; а поршни 2 и 6
находятся в середине рабочего хода и в начале индукции соответственно.
С последующими первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым поворотами на 90 градусов
коленчатого вала задает порядок зажигания в этом случае как 1, 5, 4, 8, 6, 3, 7, 2. Заключительный восьмой поворот на 90
градусов завершает смещение коленчатого вала на 720 градусов.
2.6.8.

Двенадцать цилиндров

Эти двигатели изначально предназначены для самолетов. Но некоторые автомобили, такие как Rolls Royce,
Packard, Lincoln Zephyer и Daimler «Double» Six, также использовали эти двигатели. Эти
обеспечивают гораздо более высокий крутящий момент и идеальный динамический баланс, но имеют дополнительное усложнение и
дорогостоящего производства.
По сути, двенадцатицилиндровый агрегат состоит из двух рядных шестицилиндровых двигателей, каждый из которых
образует ряд, наклоненный под углом 60 или 75 градусов.В них используется общий коленчатый вал
и распределительный вал с шестью наборами вилочных и простых соединительных стержней. Для достижения наилучших результатов в двигателе используются пара магнитных катушек зажигания
, два циркуляционных насоса и два карбюратора. Эти двигатели
имеют порядок включения 1, 4, 9, 8, 5, 2, 11, 10, 3, 6, 7, 12. Итальянский Ferrari - единственный автомобиль
, производимый с двенадцатицилиндровым двигателем. двигатель.
2.6.9. Расположение шестнадцати цилиндров
Эти двигатели имеют два набора прямых восьмицилиндров, наклоненных под углом или V, и
идеально сбалансированы.Этот двигатель работает плавно благодаря непрерывному потоку мощности через
восьми импульсов мощности, равномерно распределенных на каждый оборот коленчатого вала. Порядок включения цилиндров
: 1, 4, 9, 12, 3, 16, 11, 8, 15, 14, 7, 6, 13, 2, 5, 10. Автомобиль Cadillac
использует этот двигатель и имеет диаметр цилиндра и ход поршня 88,9 мм каждый, объем цилиндра
7060 куб. см, мощность 136 кВт при 3600 об / мин. Цилиндры, расположенные в двух рядах по восемь
цилиндров в каждом, наклонены под углом 135 градусов.В единую отливку входят оба ряда цилиндров и большая на
часть картера. В модели
используются толкатели клапанов с гидравлической компенсацией, автоматически поддерживающие правильный зазор.

Архитектура двигателя машин V8

Роскошные седаны и спортивные автомобили, внедорожники и пикапы - в каждой из этих категорий автомобилей восьмицилиндровый двигатель внутреннего сгорания V-конфигурации пользуется выдающейся репутацией. В зависимости от использования он олицетворяет либо роскошь и комфорт, либо спортивность и эмоции.Причина популярности V8 по сравнению с другими конфигурациями двигателей - его фундаментальные преимущества. V8 лишь немного длиннее рядного четырехцилиндрового двигателя с таким же расположением цилиндров. Незначительное увеличение необходимой длины конструкции связано со смещением двух рядов цилиндров. Таким образом, V8 также является многообещающим вариантом для гибридных трансмиссий с дополнительным электродвигателем на фланце коленчатого вала, как демонстрирует Porsche 918 Spyder.

Распределение полного рабочего объема между множеством цилиндров приводит к равномерному выходному крутящему моменту и, следовательно, плавному ходу.Таким образом, в четырехтактном двигателе V8 на один оборот коленчатого вала приходится четыре такта мощности. Большее количество цилиндров обеспечивает более плавную работу и, следовательно, больший комфорт, но их большая конструктивная длина и больший вес являются недостатками с точки зрения конструкции автомобиля и распределения нагрузки на оси. Например, в спортивных автомобилях это можно компенсировать за счет конфигурации среднего двигателя или, в случае передних двигателей, решительным смещением десяти- или двенадцатицилиндрового двигателя к центру автомобиля.Однако для водителей и пассажиров это приводит к ограниченному пространству, что не является приемлемым вариантом для роскошных седанов. Здесь конструктивная длина двигателя полностью включена в продольную геометрию транспортного средства, что, например, с V12 приводит к более длинной колесной базе или свесу и, следовательно, к недостаткам с точки зрения маневренности транспортного средства. Специальные конструкции, такие как W12, компенсируют этот недостаток классического V12, хотя и с большей степенью технической сложности. Таким образом, классический V8 представляет собой хороший компромисс, предлагая небольшие конструктивные требования к пространству с простой архитектурой двигателя, высоким соотношением мощности к весу и чрезвычайно плавными ходовыми характеристиками.

Основы V-образных двигателей

Обычные V-образные двигатели имеют особую характеристику: два поршневых штока соответствующей противоположной пары цилиндров соединяются с общим шатунным штифтом коленчатого вала.

V-образный двигатель с углом крена 90 °

Угол крена V несущественен, потому что даже в некоторых двигателях с горизонтальными противоположными цилиндрами два шатуна соединяются с общим пальцем кривошипа. Поэтому такие двигатели, как у Porsche 917, сгруппированы не с двигателями at, а с V-образными двигателями, хотя и с углом крена 180 °.Напротив, при характеристике двигателя Porsche 911, находящейся на одном уровне, шатуны противоположных пар цилиндров движутся к отдельным шатунным штифтам, смещенным друг относительно друга на 180 °. По этой причине двигатель at в современной архитектуре имеет больше коренных подшипников коленчатого вала, чем аналогичный V-образный двигатель. Обычное количество коренных подшипников сегодня:

> для двигателей V = (количество цилиндров: 2) + 1
> для двигателей at = количество цилиндров + 1

Это, в свою очередь, приводит к дополнительной разнице в смещении двух рядов цилиндров: в V-образном двигателе смещение ряда определяется шириной шатуна, тогда как в двигателе at at оно составляет половину расстояния между цилиндрами.

Угол крена

Угол крена V-образного двигателя влияет на высоту и ширину двигателя, а также на положение центра тяжести по вертикальной оси. В идеале в V-образном двигателе он выбирается таким образом, чтобы обеспечить равномерный интервал зажигания. Для четырехтактного двигателя V8 это означает: угол цикла 720 градусов, то есть два оборота коленчатого вала за полный рабочий цикл, деленные на количество цилиндров (8), дают угол крена 90 ° или его целое число, кратное ему.

Производная с хитростью в рукаве: двигатель V6

Полезное строительное пространство или когда автомобильные платформы предлагаются с V-образными двигателями с различным количеством цилиндров, могут потребоваться отклонения от этого правила.Одним из примеров этого является двигатель V6: для достижения нормального порядка работы этот четырехтактный шестицилиндровый двигатель требует угла крена 120 °, что связано с неблагоприятно большой структурной шириной. Более того, в большинстве случаев пространство для установки варианта V8 с углом крена 90 ° заранее определено. V6 также имеет угол крена 90 °.

Коленчатый вал со шплинтом V6

Чтобы компенсировать возникший в результате нерегулярный порядок зажигания, инженеры прибегают к своего рода уловке: «неправильный» угол крена компенсируется дополнительным смещением шатунной шейки на коленчатом валу.Для этого требуются коленчатые валы со шплинтом или даже летающие рычаги с угловым смещением, составляющим разницу. Для V6 с углом крена 90 ° необходимое угловое смещение составляет 30 °.

Коленчатый вал V6 с летающими рычагами

Конструкция коленвала

В базовой конструкции двигателя V8 у конструкторов есть еще одно важное пространство для маневра: конфигурация кривошипа влияет на коленчатый вал. Это имеет решающее влияние на основные характеристики двигателя - будь то спортивный / агрессивный или комфортный, плавный ход и низкие вибрации.

Решение относительно расположения ходов кривошипа определяется дихотомией между потенциалом максимальной мощности и оптимальным балансом свободных сил инерции и крутящих моментов. Из-за кинематической связи в приводе коленчатого вала инерционные силы создаются колебательным движением поршневой и шатунной масс. В зависимости от того, создаются ли эти инерционные силы один или два раза за один оборот коленчатого вала - например, за счет движения поршня вверх или вниз - мы говорим о первичных и вторичных силах по отношению к скорости двигателя.Если для свободных сил инерции также имеется плечо момента по отношению к центру двигателя, это создает свободные моменты инерции.

По мере увеличения частоты вращения двигателя свободные силы инерции и / или крутящие моменты ощущаются в виде повышенной вибрации, которая, в частности, как первичная и вторичная силы, воспринимается как неприятная и может быть лишь частично ослаблена с помощью опор двигателя. По большей части, обычные двигатели V8 имеют один из двух вариантов кривошипа: коленчатый вал «в плоскости», в котором все штифты кривошипа находятся в одной плоскости, и коленчатый вал «в плоскости», в котором штифты кривошипа четырех пары цилиндров расположены под углом 90 ° друг к другу.

Поперечный коленчатый вал V8 Плоский коленчатый вал V8

Эмоциональный звук: поперечный V8

Одной из типичных черт двигателя V8 с поперечным расположением двигателя является характерный звук, определяемый эмоциональным звуком, который часто называют «бормотанием». Однако то, что звучит приятно для энтузиастов, влияет на газообмен в двигателе. Однако эффективный газовый цикл является фундаментальной предпосылкой для оптимального использования рабочего объема с точки зрения заряда цилиндра и объемного КПД и, следовательно, потенциальной мощности.Циклу газа могут препятствовать два эффекта:

> гидравлическое сопротивление во впускном и выпускном трактах
> неполный газообмен и, следовательно, остаточный газ в цилиндре

В бензиновых двигателях остаточный газ также способствует резкому взрывному сгоранию после воспламенения, т.е. стук. Постоянный стук неумолимо ведет к повреждению поршня. Чтобы предотвратить это при любых обстоятельствах, должна вмешаться система контроля детонации, но тогда воспламенение не может произойти в термодинамически оптимальное время, что, в свою очередь, приводит к снижению термического КПД.

В двигателе V8 с коленчатым валом с поперечным сечением эта проблема особенно выражена. Несмотря на в целом ровный порядок колец в двигателе в целом, при угле крена 90 ° по-прежнему наблюдается неравномерный порядок колец в каждом ряду цилиндров. Два цилиндра на группу всегда срабатывают последовательно (интервал зажигания 90 °). Конкретно это означает, что импульс давления выхлопных газов следующего цилиндра уже происходит, когда выпускные клапаны ранее воспламененного цилиндра все еще открыты.В результате выхлопные газы возвращаются в эти цилиндры, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на качестве газового цикла.

Porsche Engineering открывает новые горизонты

На практике до сих пор этот недостаток можно было компенсировать только за счет большей сложности: например, за счет соответствующей большой длины отдельных труб выпускного коллектора - хотя здесь ограничения обычно определяются комплектацией транспортного средства - или за счет поперечных выпускных коллекторов для V двигатели, у которых сторона выпуска находится под углом V.В рамках текущего проекта двигателя V8 компания Porsche Engineering открыла новые возможности в этом контексте. Благодаря определенному времени регулирования для каждого отдельного баллона проблема остаточного газа может быть устранена с минимальными усилиями. Это было впечатляюще продемонстрировано как в моделировании, так и на испытательном стенде двигателя.

Двигатель V8 с поперечным расположением двигателя обычно получает высокие оценки в двух других важных категориях: плавность хода и низкие вибрации. С точки зрения свободных сил инерции и крутящих моментов конфигурация с поперечной плоскостью является идеальной.Хотя остается первичный свободный инерционный крутящий момент, этому можно относительно легко противодействовать за счет балансировки масс на внешних противовесах коленчатого вала. Результат - идеальный баланс.

Двойной четырехцилиндровый: плоскостной V8

Коленчатый вал плоского двигателя V8 выглядит так же, как и у рядного четырехцилиндрового двигателя, за исключением широких шатунных штифтов, которые в V-образной форме имеют два шатуна. Сходство с четырехцилиндровым неслучайно. В самолетном V8 воплощена оригинальная идея, которая привела к разработке двигателей V8, т.е.е. объединение двух рядных четырехцилиндровых двигателей в угловой конфигурации. Отсюда и основные достоинства и недостатки данной конфигурации. Вторичные свободные силы инерции четырехцилиндрового двигателя сохраняются и объединяются векторно в V-образной конфигурации. А вот газовый цикл намного гармоничнее. Кольцо в плоскости V8 перескакивает с одного ряда цилиндров на другой, что устраняет проблему остаточного газа, возникающую в плоскости V8 с поперечным сечением. Равномерный попеременный выброс выхлопных газов также производит совершенно уникальный звук двигателя, который звучит заметно как звук двух рядных четырехцилиндровых двигателей - проницательный и агрессивный.Объединив все эти характеристики, самолет V8 предлагает себя в первую очередь для использования в высокопроизводительных спортивных автомобилях, таких как 918 Spyder.

Различный заказ колец в зависимости от производителя

В то время как порядок зажигания определяет угол поворота коленчатого вала, проходящий между зажиганием двух цилиндров, порядок зажигания определяет уникальную последовательность следующих друг за другом цилиндров. В качестве фиксированных геометрических переменных углы крена и коленвала допускают только определенные порядки.Соответствующая конфигурация определяет, какие поршни достигают своей верхней мертвой точки. Таким образом, порядки включения плоских и поперечных двигателей принципиально различаются. Почти все современные плоские двигатели V8 срабатывают в идентичной последовательности; В противоположность этому, в двигателях V8 с кросс-плоскостью обычно можно встретить заказы на увольнение, зависящие от производителя. При этом учитывается обстоятельство, которое может привести к некоторой путанице: во всем мире существуют разные определения того, какой цилиндр считается первым и как пронумерованы другие камеры сгорания.Казалось бы, это привело к разным порядкам стрельбы. Если исключить влияние различных методов подсчета баллонов, разница в порядках стрельбы заметно снизится.

Если начать подсчет цилиндров в каждом случае с цилиндра 1 согласно DIN 73021, всего имеется восемь теоретически возможных порядков колец для каждого направления вращения в плоскости V8. Для двигателя с поперечной посадкой их всего 16, так как здесь угловое положение центрального пальца кривошипа является взаимозаменяемым. Однако не каждый теоретически возможный кольцевой порядок реализуется в реальности.Целью всегда является наилучший компромисс между следующими критериями:

> Газовый цикл
> Напряжение в коренных подшипниках коленчатого вала
> Вибрационная стимуляция привода коленчатого вала за счет деформации коленчатого вала под нагрузкой
> Неровности вращения

Porsche Engineering тщательно изучила вопрос об оптимальном порядке колец как для наземных, так и для кросс-плоскости двигателей V8. Практически все самолетные двигатели идентичны, с чередованием между рядами всегда возможно даже с изменяющимся порядком колец.Результат для вариантов с поперечной плоскостью также не стал неожиданностью: особенно с учетом максимальной прочности подшипников коленчатого вала, порядок колец 1-3-7-2-6-5-4-8 является лучшим выбором из всех возможных. характеристики - что является кольцевым порядком для всех кросс-плоскостных двигателей V8 Porsche, начиная с 928. Тем не менее, другие реализованные кольцевые заказы также имеют свои основания; здесь цели производителей с точки зрения их концептуального решения действительно различаются. Результаты анализа также выявили еще один интересный момент: существуют определенные кольцевые заказы, которые никогда не были реализованы в реальности, но которые также демонстрируют исключительную сбалансированность в выполнении указанных объективных критериев.

Теоретически возможные порядки стрельбы для заданного направления вращения в поперечной плоскости V8

В любом случае ясно одно: несмотря на всю конкуренцию между различными технологиями привода для будущих концепций мобильности, V8 по-прежнему будет занимать свое место под капотами автомобилей премиум-класса - не только как символ былой славы, но и благодаря сумма его технических характеристик.

Информация

Текст впервые опубликован в журнале Porsche Engineering Magazin 1/2017.