Состав двигателя автомобиля

Размещено на http://allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО Северо - восточный федеральный Университет им. М.К. Амосова

Автодорожный факультет

Кафедра Эксплуатации автомобильного транспорта и автосервис

Самостоятельная работа

Состав двигателя автомобиля

Выполнил: ст. гр. АиАХ - 11

Афанасий Захаров

Проверил: ст. преподаватель

кафедры «ЭАТиАС»

Семен Степанович Адамов

Якутск 2014

1. Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала двигателя.

До сих пор мы рассматривали устройство и работу одноцилиндрового двигателя. На большинстве легковых автомобилей преимущественно используют четырехцилиндровые двигатели, хотя на той же «Оке» установлен двигатель, состоящий всего из двух цилиндров. Существуют и автомобили с шести-, восьми- и двенадцатицилиндровыми двигателями. Многоцилиндровые двигатели легковых автомобилей имеют либо обычное расположение цилиндров - в один ряд, либо V-образное. В первом случае цилиндры расположены в одну линию, во втором - в два ряда с некоторым углом между ними.

Далее мы будем изучать четырехцилиндровый двигатель, пока еще самый распространенный в легковом автомобилестроении.

Устройство кривошипно-шатунного механизма четырехцилиндрового двигателя показано на рис. 1. В блоке цилиндров (см. рис. 1) расположены поршни, шатуны и коленчатый вал, образующие шатунно-поршневую группу, а также другие системы двигателя. Блок цилиндров отливают либо из чугуна (двигатели ВАЗ), либо из алюминиевого сплава (двигатели АЗЛК, УАЗ, ЗМЗ). В нем предусмотрены литые и высверленные каналы и отверстия, а также места установки подшипников. На подшипниках в блоке цилиндров вращается коленчатый вал (рис. 2). Между двойными стенками блока циркулирует охлаждающая жидкость, а по специальным каналам - масло. Наружное оборудование двигателя также монтируется преимущественно на блоке цилиндров. Нижняя часть блока называется картером и представляет собой поддон (резервуар) для масла.

Головка блока цилиндров закрепляется на блоке через металлоасбестовую прокладку, закрывая собой цилиндры сверху. В головке блока расположены камеры сгорания, клапаны и свечи зажигания, а также на большинстве двигателей легковых автомобилей - распределительный вал. В ней, как и в блоке цилиндров, предусмотрены каналы и полости для охлаждающей жидкости и масла. Головка крепится к блоку цилиндров с помощью резьбовых соединений, а сверху через прокладку закрывается штампованной крышкой.

Рис. 1. Устройство коленчатого вала двигателя: 1 - шатунная шейка; 2 - противовес; 3 - коренная шейка; 4 - маховик

Особенности работы шатунно-поршневой группы изложены при рассмотрении принципа работы одноцилиндрового двигателя.

Чтобы представить себе «скорострельность» работы двигателя легкового автомобиля, познакомимся с некоторыми цифрами.

Около 1000 оборотов в минуту совершает коленчатый вал двигателя на холостом ходу, т.е. за секунду он совершит около 16 полных вращений. При движении автомобиля число оборотов возрастает от 2 до 5 раз, т.е. всего лишь за одну секунду коленчатый вал совершит до 80 оборотов. А вы не забыли, что коленчатый вал связан с поршнями? Причем всего за пол-оборота вала поршень проделает весь путь в цилиндре сверху вниз или наоборот, а за полный оборот - совершит два пробега, причем с полной остановкой в верхней и нижней мертвых точках и последующим изменением направления движения на противоположное. При этом поршни перемещаются в цилиндрах в условиях очень высоких температур и давления. Например, в двигателе ВАЗ-2106 за шесть минут работы на холостых оборотах каждый из четырех поршней проделает в его цилиндрах путь в 1 км. На повышенных оборотах этот километр поршень преодолеет за минуту. И это при том, что поршень в этом двигателе перемещается всего на 8 см.

2. Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндры двигателя горючей смеси и выпуска отработавших газов в соответствии с протеканием рабочего цикла.

Кроме того, он обеспечивает надежную изоляцию камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

Рис. 2. Цепной привод ГРМ: 1 - зубчатый шкив привода распределительного вала; 2 - цепь; 3 - успокоитель цепи; 4 - зубчатый шкив привода масляного насоса; 5 - зубчатый шкив коленчатого вала; 6 - башмак натяжителя цепи; 7 - натяжитель цепи

кривошипный автомобильный двигатель привод

Устройство газораспределительного механизма показано на рис. 1 и 3.

Рис. 3. Устройство газораспределительного механизма

Распределительный вал на большинстве двигателей легковых автомобилей установлен на головке блока цилиндров. Его образуют кулачки (эксцентрики), количество которых соответствует количеству клапанов двигателя, т.е. каждый кулачок работает только со своим конкретным клапаном. При вращении распределительного вала его кулачки воздействуют через рычаги на клапаны (помните, ранее мы говорили, что они похожи на гвозди с большими шляпками). Этим обеспечивается своевременное (согласованное с положением поршней в цилиндрах) открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов. Вы уже поняли, что для открытия и закрытия клапанов должен повернуться распределительный (он же кулачковый) вал.

Распределительный вал в двигателях большинства отечественных легковых автомобилей получает вращение от коленчатого вала самым «примитивным» образом: либо с помощью цепной передачи (рис. 2), либо зубчатым ремнем, натяжение которых можно отрегулировать специальными устройствами. Преимущества ременного привода заключаются в низкой шумности его работы, простоте установки, отсутствии смазки, упрощении конструкции двигателя и снижении его массы. Натяжение в цепном приводе регулируется подпружиненным плунжером, а ремня - роликом. В настоящее время большинство автомобильных двигателей оснащают ременным приводом распределительного вала.

Теперь вновь вернемся к работе одноцилиндрового двигателя и на его примере изучим работу газораспределительного механизма.

Итак, распределительный вал, получив вращение от коленчатого вала, поворачивается. В результате его кулачок набегает на рычаг или непосредственно на толкатель, который нажимает на стержень подпружиненного клапана и, преодолев сопротивление пружины, открывает его. При дальнейшем вращении распределительного вала кулачок сбегает с рычага (толкателя) и под воздействием пружины клапан закрывается.

Кулачки на распределительном валу размещены относительно друг друга определенным образом, и вращение коленчатого и распределительного валов согласовано так, что впускной клапан открывается в начале такта впуска (поршень в цилиндре находится в ВМТ), а выпускной - в начале такта выпуска (поршень в цилиндре находится в НМТ). На самом деле для лучшего наполнения цилиндров рабочей смесью впускной клапан открывается чуть раньше того момента, когда поршень достиг ВМТ, а выпускной (для лучшей очистки от отработавших газов) - несколько раньше, чем поршень добрался до НМТ. В результате впускной клапан начинает открываться в тот момент, когда выпускной клапан еще полностью не закрылся. Такое положение клапанов называется их перекрытием. Во время тактов сжатия или рабочего хода оба клапана в цилиндре надежно закрыты. Тепловой зазор между рычагом и кулачком распределительного вала регулируется на холодном двигателе (рис. 4).

Рис. 4. Проверка зазора между рычагами и кулачками распределительного вала: 1 - щуп; 2 - регулировочный болт; 3 - контргайка регулировочного болта

Этот зазор составляет доли миллиметра и контролируется специальным щупом. Конкретный зазор, необходимый конкретному двигателю, указан в руководстве по его эксплуатации. Известно, что при нагреве тела расширяются, в том числе и детали газораспределительного механизма. Если тепловой зазор станет меньше необходимого, то клапан откроется на большую величину, но самое неприятное то, что он не успеет закрыться в нужный момент либо из-за теплового удлинения его ножки останется приоткрытым. Все это приведет к снижению мощности двигателя, а его длительная эксплуатация в таких условиях - к «прогару» клапана и выходу двигателя из строя. Увеличенный сверх нормы тепловой зазор приведет к тому, что клапан не сможет открываться полностью. Такое нарушение регулировки впускного клапана не позволит горючей смеси в нужном количестве заполнить цилиндр, а выпускного - затруднит очистку цилиндров от отработавших газов.

При эксплуатации двигателя необходимо постоянно следить за натяжением цепи или зубчатого ремня привода распределительного вала. Кроме того, владельцам автомашин с двигателями, в которых установлен ременный привод распределительного вала, следует периодически проверять не только натяжение, но и состояние ремня, чтобы не опоздать с заменой. Обрыв ремня при работающем двигателе не только обездвижит автомобиль, но и может привести к серьезной поломке двигателя.

3. Распределительный вал двигателя

Рис. 5. Распределительный вал двигателя: 1 -- шестерня; 2 -- эксцентрик; 3 -- опорные шейки; 4 -- шестерня привода масляного насоса; 5 -- кулачки

При верхнем расположении клапанов кулачок, набегая на толкатель, поднимает его вместе со штангой. Под действием регулировочного болта и коромысла клапан опускается и открывает отверстие. Выпускное отверстие начинает открываться раньше, чем поршень достигнет н. м. т. (за 50 / 60°, считая по углу поворота коленчатого вала). Благодаря этому отработавшие газы начинают выходить из цилиндра под действием собственного давления еще в конце рабочего хода, и к началу такта выпуска их давление резко падает, облегчая движение поршня. Закрывается отверстие после того, как поршень пройдет в. м.т. (через 10 / 20°).

4. Фазы газораспределения

Продолжительность открытия впускных и выпускных клапанов, выраженная в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек, называется фазами газораспределения.

Наивысшие мощностные показатели работы двигателя могут быть достигнуты при наилучшем наполнении цилиндров горючей смесью и наиболее полной их очистке от отработавших газов. Поэтому продолжительность фаз впуска и выпуска установлена больше 180° за счет того, что моменты открытия и закрытия клапанов не совпадают с положениями поршня в верхней и нижней мертвых точках. Так, впускной клапан открывается в конце такта выпуска до прихода поршня в ВМТ с опережением на 12° (рисунок 6, а) у двигателей заднеприводных автомобилей ВАЗ и 33° (рисунок 6, б) у двигателей переднеприводных автомобилей ВАЗ, а закрывается в начале такта сжатия после прихода поршня в НМТ с запаздыванием соответственно 40 и 79°. Продолжительность впуска горючей смеси в цилиндры двигателей составляет соответственно 232 и 292°, что обеспечивает наилучшее их наполнение.

Рис. 6. Поршень

Выпускной клапан открывается в конце такта рабочего хода до прихода поршня в НМТ с опережением на 42 и 47°, а закрывается в начале такта впуска после прихода поршня в ВМТ с запаздыванием соответственно на 10 и 17°. Продолжительность выпуска отработавших газов из цилиндров двигателей составляет соответственно 232 и 244°, что обеспечивает наиболее полную их очистку от газов.

В конце такта выпуска и в начале такта впуска происходит перекрытие клапанов, когда оба клапана (впускной и выпускной) открыты одновременно. Продолжительность перекрытия клапанов составляет для двигателей 22 и 50°. Перекрытие клапанов длится небольшой промежуток времени и не оказывает влияния на работу двигателя.

В процессе эксплуатации необходимо следить за правильной установкой фаз газораспределения. Она обеспечивается совмещением специальных меток на шкивах распределительного и коленчатого валов и соответствующих меток на двигателе или совмещением меток на шестернях привода.

Постоянство фаз газораспределения сохраняется только при соблюдении регулируемых тепловых зазоров в газораспределительном механизме. При увеличении зазоров продолжительность открытия клапанов уменьшается, а при уменьшении - увеличивается.

Размещено на Allbest.ru