Двигатель: общее устройство, параметры, рабочий цикл и порядок работы цилиндров двигателя

ДВИГАТЕЛЬ: общее устройство, параметры, рабочий цикл и порядок работы цилиндров двигателя

Общее устройство и принцип работы двигателя

Двигатель -- это агрегат, преобразующий какой-либо вид энергии в механическую работу. На отечественных легковых автомобилях устанавливаются поршневые двигатели внутреннего сгорания, в которых тепловая энергия, получаемая при сгорании топлива внутри цилиндров двигателя преобразуется в механическую работу, используемую для передвижения автомобиля. Расширяющиеся при сгорании рабочей смеси (смесь топлива с воздухом) в цилиндрах двигателя газы воздействуют на поршни, поступательное движение которых преобразуется кривошипно-шатунным механизмом во вращательное движение коленчатого вала, которое в свою очередь передается при помощи агрегатов трансмиссии на ведущие колеса автомобиля, приводя его в движение.

Классификация автомобильных двигателей осуществляется по следующим признакам: по способу образования горючей смеси и ее воспламенения -- с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением от электрической искры (карбюраторные и газовые) и с внутренним смесеобразованием и самовоспламенением от соприкосновения с нагретым в результате сильного сжатия воздухом (дизельные); по способу осуществления рабочего цикла -- четырехтактные и двухтактные; по числу и расположению цилиндров -- однорядные с вертикальным или наклонным расположением цилиндров и V-образные двухрядные с расположением рядов цилиндров под углом друг к другу; по способу охлаждения -- с жидкостным и воздушным охлаждением.

Общее устройство, основные параметры и принцип работы двигателя рассмотрим на примере одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя.

Основными частями двигателя являются кривошипно-шатун-ный механизм, механизм газораспределения и системы: система охлаждения, смазочная система, система питания, система зажигания и система пуска двигателя, которые выполняют различные функции и обеспечивают при взаимодействии работу двигателя.

Основные параметры двигателя включают в себя следующие. Ход поршня S -- путь, проходимый им от одной мертвой точки до другой (рис. 4). Ход поршня равен удвоенному радиусу R кривошипа. За один ход поршня коленчатый вал поворачивается на 180°, т. е. совершает половину оборота.

Рис. 1. Кривошипно-шатунный механизм и его параметры:

1 -- кривошип; 2 -- нижняя головка шатуна; 3 -- шатун; 4 -- поршневой палец; 5 -- поршень; 6 -- головка цилиндра; 7 -- верхняя головка шатуна; 8 -- цилиндр; 9 -- коленчатый вал; 10 -- поддон; 11 -- маховик; S -- ход поршня; R -- радиус кривошипа; V_n -- полный объем; V_c -- объем камеры сгорания; V_p -- рабочий объем

Мертвыми точками называются крайние положения поршня, где он меняет направление движения и его скорость равна нулю. При нахождении в верхней мертвой точке (ВМТ) поршень наиболее удален от оси коленчатого вала, а в нижней мертвой точке (НМТ) -- наиболее приближен к ней.

Рабочий объем цилиндра V_p -- объем, освобождаемый поршнем при движении от верхней мертвой точки до нижней. Сумма рабочих объемов всех цилиндров многоцилиндрового двигателя, выраженная в литрах, называется рабочим объемом двигателя (литражом). Чем больше рабочий объем цилиндров двигателя, тем при прочих равных условиях выше его мощность.

Объем камеры сгорания V_c -- объем, образующийся над поршнем, когда последний находится в ВМТ.

Полный объем цилиндра V_n -- это объем пространства над поршнем при его нахождении в НМТ. Он равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания.

Степень сжатия -- отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. При большей степени сжатия рабочая смесь в конце такта сжатия будет занимать меньший объем, поэтому увеличиваются давление и температура рабочей смеси, а также скорость ее сгорания. В результате этого повышаются экономичность и мощность двигателя за счет уменьшения тепловых потерь и увеличения среднего давления газов на поршень при рабочем ходе. Однако повышение степени сжатия в карбюраторном двигателе ограничено стойкостью топлива к детонации (сущность детонации рассматривается в разд. «Система питания»). Степень сжатия в карбюраторных двигателях находится в пределах от 6 до 10.

Мощность, развиваемая газами в цилиндрах двигателя при сгорании топлива, называется индикаторной,а снимаемая с коленчатого вала -- эффективно й. Она на 15... 25% меньше индикаторной из-за потерь на трение в двигателе, приведение в движение его механизмов и приборов и совершение вспомогательных ходов поршня.

Рабочим циклом называется совокупность процессов, периодически повторяющихся в определенной последовательности в цилиндре двигателя.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя осуществляется за два оборота коленчатого вала и состоит из четырех тактов: впуска, сжатия, рабочего хода (сгорание и расширение) и выпуска отработавших газов (рис. 5).

Такт -- это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

Первый такт -- впуск. При движении поршня 12 от ВМТ вниз к НМТ вследствие увеличения объема в цилиндре создается разрежение до 0, 07... 0, 08 МПа, под действием которого из карбюратора через открывающийся впускной клапан 11 в камеру сгорания 4 и цилиндр 2 по впускному трубопроводу 10 поступает горючая смесь (смесь мелкораспыленного бензина с воздухом). В камере сгорания горючая смесь смешивается с оставшимися в ней от предыдущего рабочего цикла отработавшими газами и образует рабочую смесь с температурой 100... 130°С.

Второй такт -- сжатие. Поршень движется вверх, оба клапана закрыты. Так как объем в цилиндре уменьшается, то происходит сжатие рабочей смеси и повышение ее температуры. Давление в цилиндре в конце такта сжатия составляет 0,8... 1,2 МПа, а температура повышается до 300... 480°С.

Третий такт -- рабочий ход (сгорание и расширение). В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой 14 от свечи зажигания 6 и быстро сгорает (в течение 0,001... 0,002 с). При этом выделяется большое количество тепла и, как следствие, повышается температура до 2000... 2500°С и давление газов, которое возрастает до 3,5... 4,0 МПа и передается на поршень, перемещая его от ВМТ к НМТ. Сила давления газов от поршня 12 передается через поршневой палец 3, шатун 13 и кривошип на коленчатый вал 1, создавая на нем крутящий момент.

Четвертый такт -- выпуск. Поршень вновь движется к ВМТ и под давлением 0,11... 0,12 МПа выталкивает отработавшие газы, имеющие температуру 800... НОО'С, в атмосферу через открывающийся выпускной клапан 7 и выпускной трубопровод 5, после чего цилиндр оказывается подготовленным к повторению рабочего цикла. Из рассмотренного рабочего цикла видно, что полезная работа совершается в течение только одного такта -- рабочего хода, остальные же три такта являются вспомогательными и на их осуществление затрачивается часть энергии. Энергия, полученная при рабочем ходе, накапливается маховиком 11 (см. рис. 4) -- массивным диском, установленным на заднем конце коленчатого вала. В целях получения большей мощности и равномерности вращения коленчатого вала двигатели делают многоцилиндровыми. Так, в четырехцилиндровых двигателях изучаемых легковых автомобилей за два оборота коленчатого вала получается уже не один, а четыре рабочих хода (по одному в каждом цилиндре).

Для равномерной и плавной работы многоцилиндрового двигателя одноименные такты в разных его цилиндрах должны чередоваться в определенной последовательности. Эта установленная последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называется порядком работы двигателя.

Порядок работы двигателя зависит от расположения шатунных шеек с кривошипами на коленчатом валу и кулачков на распределительном валу. Если в четырехцилиндровом двигателе (рис. 6), у которого шатунные шейки расположены попарно под углом 180° (первая с четвертой и вторая^ третьей) в одной плоскости, в первом цилиндре в течение первого полуоборота коленчатого вала происходит рабочий ход, то в четвертом цилиндре в это время -- впуск.

При этом поршни второго и третьего цилиндров одновременно будут двигаться вверх, совершая соответственно выпуск и сжатие. Тогда за следующие три полуоборота коленчатого вала произойдет рабочий ход последовательно в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндрах.

Такой порядок работы цилиндров (1-3-4-2) применен на всех изучаемых двигателях. Порядок работы необходимо знать для правильного присоединения проводов высокого напряжения к свечам при установке зажигания, а также для регулировки тепловых зазоров в механизме газораспределения.



Рис. 2. Рабочий цикл двигателя:

I -- коленчатый вал; 2 -- цилиндр; 3 -- поршневой палец; 4 -- камера сгорания; 5 -- выпускной трубопровод; 6 -- свеча зажигания; 7 -- выпускной клапан; 8 --крышка головки цилиндра; 9 -- головка цилиндра; 10 -- впускной трубопровод; II -- впускной клапан; 12 -- поршень; 13 -- шатун; 14 -- электрическая искра от свечи зажигания

УСТРОЙСТВО КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА ДВИГАТЕЛЯ

Кривошипно - шатунный механизм двигателя воспринимает давление расширяющихся газов при такте сгорание - расширение и преобразовывает прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Состоит из неподвижных и подвижных деталей.

Неподвижные - блок цилиндров с картером, головки цилиндров

Подвижные - коленчатый вал, маховик, поршни с кольцами, поршневые пальцы и шатуны.

БЛОК ЦИЛИНДРОВ

Блок цилиндров или блок-картер является остовом двигателя. На нем и внутри него располагаются основные механизмы и детали систем двигателя. Блок цилиндров может быть отлит из серого чугуна автомобилей.ЗИЛ-130 или из алюминиевого сплава. Горизонтальная перегородка делит блок цилиндров на верхнюю и нижнюю части.

В верхней плоскости блока и в горизонтальной перегородке расточены отверстия для установки гильз цилиндров. В цилиндре, являющемся направляющей при движении поршня, совершается рабочий цикл двигателя. Гильзы могут быть мокрыми или сухими. Гильзу цилиндра называют мокрой, если она омывается жидкостью системы охлаждения, и сухой, если непосредственно не соприкасается с охлаждающей жидкостью.

Цилиндры могут быть отлиты из серого чугуна вместе со стенками водяной рубашки в виде одного блока или в виде отдельных гильз устанавливаемых в блок. Двигатели, имеющие цилиндры, изготовленные в виде сменных мокрых гильз, проще ремонтировать и эксплуатировать.

Внутренняя поверхность цилиндра, внутри которой перемещается поршень, называется зеркалом цилиндра. Ее тщательно обрабатывают для уменьшения трения при движении в цилиндре поршня с кольцами и часто закаливают для повышения износостойкости и долговечности. Гильзы в блок цилиндров устанавливают так, чтобы охлаждающая жидкость не проникала в них и в поддон, а газы не прорывались из цилиндра. Необходимо предусмотреть и возможность изменения длины гильз в зависимости от температуры двигателя. В целях фиксации вертикального расположения гильз они имеют специальный бурт для упора в блок цилиндров и установочные пояса. Мокрые гильзы в нижней части уплотняют резиновыми кольцами, размещаемыми в канавках блока цилиндров, в канавках гильз или медными кольцевыми прокладками, устанавливаемыми между блоком и опорной поверхностью нижнего пояса гильзы .Верхний торец гильзы выступает над плоскостью блока цилиндров на 0,02--0,16 мм, что способствует лучшему обжатию прокладки головки блока и надежному уплотнению гильзы, блока и головки блока.

Во время работы двигателя в верхней части цилиндров сгорает рабочая смесь. Горение сопровождается выделением продуктов окисления, которые вызывают коррозию цилиндров. Для повышения износостойкости цилиндров в некоторых двигателях применяют вставки из антикоррозионного чугуна. Их запрессовывают в блок цилиндров или в гильзы цилиндров . Это усложняет технологию изготовления двигателя. В перспективе конструкторы предполагают использовать специальные металлы, что позволит отказаться от применения вставок в цилиндрах.

Поперечные вертикальные перегородки внутри блока цилиндров совместно с передней и задней стенками обеспечивают его необходимую прочность и жесткость. В этих перегородках, а также в передней и задней стенках блока расточены гнезда под верхние половины коренных подшипников коленчатого вала. Нижние половины коренных подшипников помещены в крышках, прикрепленных к блоку на шпильках или болтами.

В V-образных двигателях один из рядов блока цилиндров несколько смещен относительно другого, что вызвано расположением на шатунной шейке коленчатого вала двух шатунов: одного для правого, а другого --для левого блоков. Так, в V-образных двигателях автомобилей ЗИЛ-130 -- на 29 мм относительно правого блока. Нумерация цилиндров указана вначале для правого блока цилиндров (по ходу автомобиля), а затем для левого: ближайший к вентилятору цилиндр имеет номер один и т.д.

ГОЛОВКА БЛОКА

Головка является крышкой, закрывающей цилиндры; V-образные двигатели имеют отдельные головки блока для каждого ряда цилиндров Верхнюю плоскость блока цилиндров и нижнюю плоскость головки блока тщательно обрабатывают для получения плотного соединения. Между этими плоскостями устанавливают сталеасбестовую уплотняющую прокладку, предотвращающую прорыв газов наружу и исключающую проникновение охлаждающей жидкости в цилиндры. Перед установкой прокладки на двигатель обе ее стороны натирают графитом, предохраняющим ее от пригорания к блоку или головке. Гайки и болты крепления головки блока к блоку цилиндров затягивают равномерно в определенной последовательности. Головка блока цилиндров двигателей с нижним расположением клапанов проще по устройству, так как в ней размещены только камеры сгорания, водяные рубашки, отверстия для ввертывания свечей зажигания и крепления головки к блоку цилиндров. Каналы для подвода горючей смеси и выпуска отработавших газов находятся в блоке цилиндров. Головки блока цилиндров двигателей с верхним расположением клапанов имеют более сложную конструкцию. В них размещены вставные седла, свечи зажигания или форсунки, направляющие втулки, клапаны, коромысла, оси и другие детали. Кроме того, в головках блока имеются водяные рубашки, отверстия для прохода штанг, масла и каналы, по которым к цилиндрам поступает горючая смесь или воздух и отводятся отработавшие газы.

Форма камеры сгорания оказывает значительное влияние на смесеобразование, сгорание рабочей смеси и на степень сжатия двигателя. Камеры сгорания с верхним расположением клапанов более компактны и обеспечивают лучшее наполнение цилиндров горючей смесью при том же диаметре впускного клапана, чем камеры сгорания с нижним расположением клапанов. Полусферические и клиновые камеры получили распространение у карбюраторных двигателей

ПОРШНЕВАЯ ГРУППА

Поршень. Давление газов во время рабочего хода воспринимает поршень и передает его через палец и шатун коленчатому валу. В цилиндре поршень движется неравномерно; в крайних положениях (в в. м. т. и в н. м. т.) его скорость равна нулю, а около середины хода она достигает максимального значения. В результате этого возникают большие силы инерции, на величину которых влияет масса поршня и угловая скорость коленчатого вала. Кроме механических нагрузок, поршень подвергается действию высоких температур в период сгорания топлива и расширения образовавшихся газов. Он нагревается также вследствие трения его боковой поверхности о стенки цилиндра.

На автомобильных двигателях чаще устанавливают поршни, изготовленные из алюминиевого сплава, так как они достаточно прочные, легкие, имеют высокую теплопроводность и хорошие антифрикционные свойства. Для повышения прочности, надежности и сохранения постоянства размеров и формы поршни из алюминиевого сплава подвергают термической обработке -- старению.

Поршень состоит из трех основных частей: днища , головки и юбки . На внешней поверхности головки поршня и юбке проточены канавки для установки компрессионных колец и маслосъемных колец . Верхнюю часть поршня называют уплотнительным поясом, так как размещенные здесь поршневые кольца предотвращают прорыв газов через зазоры между поршнем и цилиндром. Число колец, устанавливаемых на поршне, зависит от типа двигателя и частоты вращения коленчатого вала. По окружности канавок, в которых размещены маслосъемные кольца, просверлены сквозные отверстия для отвода масла в картер двигателя. Юбка является направляющей поршня при движении его в цилиндре и передает боковую силу от шатуна стенкам цилиндра. На внутренней стороне юбки имеется два массивных прилива, называемых бобышками. Они соединяются ребрами с днищем, увеличивая прочность поршня. В бобышках сделаны отверстия для установки пальца и проточены кольцевые канавки для стопорных колец'. В карбюраторных двигателях применяют поршни с плоским днищем, получившие широкое распространение из-за простоты изготовления и меньшего нагрева при работе.

Для увеличения прочности и улучшения отвода тепла днище поршня дизеля изготовляют массивным и усиливают ребрами с внутренней стороны. Обычно поршни дизелей имеют фигурные днища : Это улучшает процесс смесеобразования и позволяет придать камере сгорания необходимую форму.

При нагреве поршень расширяется больше, чем цилиндр, охлаждаемый жидкостью, поэтому возникает опасность заклинивания поршня. Чтобы избежать этого и обеспечить нормальную работу двигателя, диаметр поршня должен быть меньше диаметра цилиндра, т. е. между поршнем и цилиндром необходим диаметральный зазор. Применяют поршни, у которых диаметр юбки больше диаметра головки, т. е. поршень имеет форму усеченного конуса

Юбку делают разрезной, что повышает упругость (устраняет опасность заклинивания), придают ей овальную форму (большая ось овала должна быть перпендикулярна оси поршневого пальца) и т. д.

Поршни имеют разрезную юбку овального сечения Во время работы двигателя поршень нагревается и юбка несколько деформируется в направлении оси поршневого пальца. Форма юбки приближается к цилиндрической, и зазор между поршнем и цилиндром становится минимальным.

Вырезы на юбке уменьшают массу поршня. Поршни двигателя автомобиля ЗИЛ-130 имеют поперечные прорези под головкой; на юбке поршня выполнен Т-образный разрез. Иногда применяют поршни с усиленной юбкой -- без вертикального разреза.

Если на юбках поршней имеются разрезы, то их устанавливают в двигателе так, чтобы боковое давление при рабочем ходе испытывала та часть поршня, где нет разреза. При переходе поршня через в. м. т. он перемещается от одной стенки цилиндра к другой, что сопровождается стуками. Чтобы устранить эти стуки, ось отверстия под палец смещают в сторону (на 1,5-- 2,0 мм) максимального бокового давления. Для улучшения приработки поршней к цилиндрам и устранения возможных задиров поршни покрывают тонким слоем олова Двигатели автомобилей ЗИЛ-130 равен 100 мм. Для правильной установки в цилиндры и точного соединения с шатунами на поршнях и шатунах есть соответствующие метки.

Поршневые кольца. Надеваемые на поршень поршневые кольца создают плотное, подвижное соединение между поршнем и цилиндром. Кольца бывают компрессионные и маслосъемные; первые обеспечивают необходимую компрессию (сжатие) благодаря уменьшению количества газов, прорывающихся из камеры сгорания в картер, и отводят тепло от головки поршня к стенкам цилиндра; вторые -- препятствуют проникновению масла из картера в камеру сгорания.

Кольца изготовляют из специального легированного чугуна или стали. Разрез кольца, называемый замком, может быть прямой, косой или ступенчатый. Получили распространение кольца с прямым замком, как наиболее простым и дешевым в изготовлении. В свободном состоянии диаметр поршневого кольца больше внутреннего диаметра цилиндра. Поэтому кольцо, поставленное в канавку поршня и введенное в сжатом состоянии в цилиндр, разжимаясь, плотно прилегает к внутренней поверхности цилиндра. Зазор в замке кольца позволяет ему расширяться при нагревании.

Кольцо с конической наружной поверхностью соприкасается с цилиндром не всей боковой поверхностью, а лишь небольшой кромкой и оказывает на стенки цилиндра значительное давление. Такое кольцо скорее прирабатывается к цилиндру, лучше уплотняет соединение поршень -- цилиндр. Особенностью колец с фаской или выточкой является то обстоятельство, что надетые на поршень и введенные в цилиндр они скручиваются к центру. Такие кольца прилегают к зеркалу цилиндра острой кромкой и работают так же, как и конические, но обеспечивают большую герметичность подвижного соединения в результате лучшего контакта с торцовыми поверхностями поршневой канавки. Поршневые кольца с фасками и выточками ставят на поршень так, чтобы фаски или выточки были направлены вверх, в сторону головки блока.

Первое компрессионное кольцо работает в условиях высокой температуры, больших давлений и изнашивается быстрее других. Для повышения износостойкости первого компрессионного кольца его наружную цилиндрическую поверхность подвергают пористому хромированию. Собирающееся в порах хрома масло несколько улучшает условия работы кольца. Со временем заводы предполагают отказаться от хромирования колец и перейти к напыливанию их наружной поверхности молибденом. При хромировании верхнего кольца увеличивается долговечность остальных поршневых колец, которые покрывают слоем олова для лучшей приработки их к цилиндрам. Два верхних (двигатель автомобиля ЗИЛ-130) компрессионных кольца хромированы

Проникновение масла в камеру сгорания очень нежелательно, так как приводит к интенсивному нагарообразованию и ухудшению работы двигателя. Масло в камеру сгорания может проникать в результате разности давлений в картере и цилиндре при такте впуска и вследствие насосного действия поршневых колец. При движении поршня вниз кольца прижимаются к верхним кромкам канавок и масло заполняет зазор между нижними торцами колец и канавками. Когда поршень движется вверх, кольца прижимаются к нижним, кромкам канавок и масло выдавливается вверх.

Маслосъемные кольца (обычно не более двух) устанавливают на поршне ниже компрессионных колец; по конструкции они отличаются от компрессионных колец тем, что на их наружной поверхности имеются кольцевые канавки и сквозные прорези или отверстия для прохода масла. На поршнях применяют и составные маслосъемные кольца ЗИЛ-130 . Такое кольцо состоит из двух плоских стальных дискообразных колец и двух расширителей: осевого ,разжимающего кольца, и радиального, прижимающего дискообразные кольца к зеркалу цилиндра. Составное кольцо оказывает большое давление на стенки цилиндра и лучше очищает его от излишков масла. Устанавливая на поршень поршневые кольца, необходимо следить за тем, чтобы замки соседних колец были смещены на некоторый угол (90--180°) один относительно другого, а не расположены на одной прямой.

Поршневые пальцы. Поршень с верхней головкой шатуна соединяет поршневой палец. Он должен быть прочным, легким и износостойким, так как во время работы подвергается трению и большим механическим нагрузкам, переменным по величине и направлению. Пальцы изготовляют из высококачественной стали в виде пустотелых трубок. Для повышения надежности наружную поверхность пальца цементируют или закаливают, а затем шлифуют и полируют. В бобышках поршня палец укреплен стопорными кольцами, удерживающими его от осевого смещения. Такой палец называют плавающим, так как он при работе двигателя может повертываться в верхней головке шатуна и бобышках поршня. Плавающие поршневые пальцы равномернее изнашиваются и поэтому долговечнее.

У работающего двигателя поршень из алюминиевого сплава расширяется больше, чем стальной палец, поэтому возможен его стук в бобышках поршня. Для устранения этого явления поршень перед сборкой с шатуном нагревают до 70--80° С, а затем в поршень и шатун вставляют палец. Когда поршень остынет, палец в бобышках окажется закрепленным неподвижно, а верхняя головка шатуна будет иметь угловое смещение относительно неподвижного пальца.

При работе двигателя поршень нагревается и палец получает возможность повертываться вокруг своей оси.

ШАТУНЫ

Поршень с коленчатым валом соединяет шатун. Он превращает возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Основными частями шатуна являются верхняя головка

На нижней головке шатуна есть небольшое отверстие для подачи масла на стенки цилиндра или на распределительный вал.

КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ И МАХОВИК

Силы от шатунов, соединенных с поршнями, воспринимает коленчатый вал, который испытывает большие нагрузки и подвергается скручиванию, изгибу и истиранию. Крутящий момент, развиваемый на коленчатом валу, передается на трансмиссию автомобиля, а также используется для привода в действие различных механизмов и деталей двигателя.

Коленчатый вал имеет следующие части: коренные и шатунные шейки, щеки, противовесы, передний конец и задний конец (хвостовик) с маслоотражателем, маслосгонной резьбой и фланцем для крепления маховика. Шатунные шейки служат для соединения коленчатого вала с шатунами. Коренные шейки вала входят в подшипники, установленные в блоке цилиндров. Щеки соединяют коренные и шатунные шейки вала, образуя колена или кривошипы. Противовесы, расположенные на коленчатом валу, разгружают коренные подшипники от сил инерции и создаваемых ими моментов.

Форма коленчатого вала зависит от числа и расположения цилиндров, порядка работы и тактности двигателя. Коленчатый вал изготовляют горячей штамповкой из легированной стали или отливают из высокопрочного чугуна Шатунные шейки коленчатого вала располагают так, чтобы одноименные такты (например, такты расширения) в разных цилиндрах двигателя происходили через равные промежутки (по углу поворота), а силы инерции, возникающие в цилиндрах, взаимно уравновешивались. Если расположение колен коленчатого вала не обеспечивает взаимного уравновешивания сил инерции и создаваемых ими моментов, то на таких коленчатых валах устанавливают противовесы или оборудуют двигатели специальными уравновешивающими механизмами.

Для повышения износостойкости и долговечности шатунных и коренных шеек их закаливают токами высокой частоты (т. в. ч.), после чего шлифуют и полируют. Переход от шеек к щекам, называемый галтелью, делают плавным, чтобы избежать концентрации напряжений и возможных поломок коленчатого вала. Для повышения жесткости и надежности коленчатых валов применяют перекрытие шеек, характеризуемое величиной . Размеры шеек коленчатых валов равен 60 мм, а коренной 70 мм;

Установка на коленчатом валу, кроме основных противовесов, двух выносных улучшает уравновешивание моментов сил инерции, возникающих при работе двигателя, так как чередование одноименных тактов при порядке работы 1--4--2--5--3--6 происходит неравномерно. Коленчатые валы большинства двигателей имеют грязеуловительные полости 2 в шатунных шейках для дополнительной центробежной очистки масла.

В качестве коренных подшипников для коленчатого вала применяют тонкостенные вкладыши, изготовленные из сталеалюминиевой ленты. У коренных вкладышей толщина стенки весьма мала (1,9--2,8 мм для карбюраторных двигателей и 3--6 мм для дизелей), поэтому после их установки на место форма внутреннего отверстия подшипника зависит только от точности расточки гнезда. На карбюраторных двигателях не применяют коренные трехслойные вкладыши (стальная лента, медно-никелевый подслой и слой антифрикционного сплава) из-за низкого предела выносливости применявшегося антифрикционного слоя. Здесь используют только двухслойные вкладыши, хорошо работающие в двигателях с большой угловой скоростью коленчатого вала и значительными нагрузками.

Широкое использование высокооловянистых сталеалюминиевых вкладышей вызвано тем, что они обладают повышенной усталостной прочностью, хорошими противозадирными свойствами и коррозионной стойкостью, соответственно взаимозаменяемы.

Вследствие работы сцепления и косозубых шестерен механизма газораспределения возникают силы, стремящиеся сдвинуть коленчатый вал вдоль оси. Поэтому один из коренных подшипников коленчатого вала делают упорным, воспринимающим осевые нагрузки и удерживающим вал от смещения.

Коленчатый вал удерживается от осевого смещения двумя стальными неподвижными шайбами, установленными с обеих сторон первого коренного подшипника. Переднюю шайбу удерживают от вращения штифты , один из которых запрессован в блок цилиндров, а другой в крышку коренного подшипника. Задняя шайба имеет прямоугольный выступ, входящий в паз крышки. Плоскостью, залитой баббитом, шайба обращена к шлифованному пояску щеки коленчатого вала, а шайба -- к упорной стальной шайбе, установленной на шпонке между торцом передней коренной шейки коленчатого вала и распределительной шестерней .

На переднем конце коленчатого вала кроме шестерни расположены маслоотражатель , ступица , шкива привода водяного насоса, вентилятора и генератора. В торец коленчатого вала ввернут храповик , служащий для пуска двигателя при помощи пусковой рукоятки и удерживающий от смещения детали, установленные на конце вала. Передний конец коленчатого вала уплотнен самоподжимным резиновым сальником , расположенным в крышке распределительных шестерен, и маслоотражателем . Масло не может попасть на сальник, так как он защищен специальным корпусом с отогнутыми краями. На ступицу шкива напрессован пылеотражатель , защищающий сальник от пыли и песка.

Уплотнение заднего конца коленчатого вала состоит из сальника, маслосгонной накатки и маслоотражательного гребня.

Сальник представляет собой асбестовый шнур, пропитанный антифрикционным составом и покрытый графитом. Сальник состоит из двух половин, помещенных в канавки блока цилиндров и в держатель сальника, привернутый к блоку. В задний торец коленчатого вала запрессован шарикоподшипник вала сцепления. Фланец , отштампованный как одно целое с коленчатым валом, служит для крепления маховика болтами , изготовленными из высококачественной стали!

От осевого смещения коленчатые валы установленных в выточках задней коренной опоры. Верхние полукольца укреплены к торцам блока цилиндров, а нижние имеют выступы для фиксации их в крышке заднего коренного подшипника.

Маховик. Для накопления энергии в течение рабочего хода, вращения коленчатого вала во время вспомогательных тактов, уменьшения неравномерности вращения вала, сглаживания момента перехода деталей криво-шипно-шатунного механизма через мертвые точки, облегчения пуска двигателя и трогания автомобиля с места служит маховик. При пуске двигателя в _ цилиндрах происходят вспышки рабочей смеси и маховик обеспечивает вращение коленчатого вала от конца рабочего хода в одном цилиндре до его начала в следующем цилиндре в соответствии с порядком работы двигателя.

Маховик отливают из серого чугуна; на ободе маховика для увеличения момента инерции располагают основную массу металла. На обод маховика напрессовывают или надевают зубчатый венец, необходимый для вращения коленчатого вала при пуске двигателя стартером. Венец крепят болтами. Поверхность маховика, соприкасающуюся с ведомым диском сцепления, шлифуют и полируют.

На ободе или торце маховика имеются метки, позволяющие установить поршень первого цилиндра в в. м. т. Коленчатый вал в сборе с маховиком и сцеплением подвергают динамической и статической балансировке, чтобы неуравновешенные силы инерции не вызывали вибрации двигателя и сильного износа коренных подшипников. Обычно маховик крепят к фланцу коленчатого вала болтами, которые подвергают термической обработке и шлифованию. Корончатые гайки, навернутые на эти болты, тщательно шплинтуют. Одно из крепежных отверстий на маховике и во фланце смещено по окружности на несколько градусов (2° у двигателей автомобиля ЗИЛ-130), что обеспечивает точное соединение маховика и коленчатого вала, если их почему-либо разбирали.

В этом случае маховик точно фиксируют относительно шеек коленчатого вала двумя штифтами .

КАРТЕР ДВИГАТЕЛЯ

Картер состоит из двух частей -- верхней и нижней. Верхнюю часть картера отливают как одно целое с блоком цилиндров. Здесь устанавливают коленчатый и распределительный валы, а также другие узлы и детали двигателя. Нижняя половина картера предохраняет от загрязнения детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов и, кроме того, используется как резервуар для масла. Поэтому нижнюю половину картера часто называют масляным картером, или поддоном. Он закрывает блок цилиндров снизу.

Внутри поддона устанавливают горизонтальные или вертикальные перегородки 4, которые задерживают движение масляных волн и защищают уплотнения картера от удавов масла. В поддоне есть сливное отверстие для масла, закрываемое пробкой .

Для плотного соединения меду блоком цилиндров и фланцем поддона ставят уплотнительную прокладку. Плоскость разъема блока цилиндров может проходить по оси коленчатого вала, но на большинстве двигателей его смещают вниз, чтобы повысить жесткость верхней половины картера.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

Техническое обслуживание -- совокупность технических воздействий на автомобиль, выполнение которых обеспечивает поддержание его в состоянии технической готовности. Периодичность и объем технического обслуживания предусматривают планово-предупредительное его проведение через заранее установленные пробеги автомобиля. Своевременно проведенные операции осмотра, подтяжки крепежных соединений, регулировки и смазки предупреждают возможность возникновения отказов агрегатов автомобиля.

Значительного улучшения технического обслуживания и текущего ремонта можно было бы ожидать, если бы была разработана эффективная система технической диагностики. Переход от использования среднестатистических объемов и периодичности технического обслуживания к определению фактической потребности каждого автомобиля в тех или иных профилактических операциях позволил бы значительно сократить трудовые затраты на техническое обслуживание, повысил бы техническую готовность автомобилей и дал бы возможность снизить расход запасных частей.

Техническая диагностика, вооруженная совершенным оборудованием, может обеспечить высокую достоверность поставленного диагноза, а также позволит своевременно и качественно устранять выявленные неисправности в агрегатах автомобиля.

Задача систематического снижения трудоемкости технического обслуживания всегда стоит перед коллективами автомобильных заводов и перед работниками автомобильного транспорта. Основными направлениями достижения этой цели являются: внедрение новых, наиболее совершенных конструктивных решений, применение более совершенных масел и смазок, определение наиболее рациональных периодичности и объемов технического обслуживания и, наконец, механизация и совершенствование процессов технического обслуживания.

Испытания автомобилей ЗИЛ-130 выпуска 1964--1965 гг., проведенные НИИАТом вместе с заводом им. И.А. Лихачева и НАМИ, показали возможность значительного увеличения пробегов между техническими обслуживаниями. По мере совершенствования автомобилей ЗИЛ-130 проведения дополнительных исследований эта периодичность может быть увеличена и далее.

Техническое обслуживание автомобиля по периодичности, объему выполняемых операций и трудоемкости подразделяют на следующие виды:

ЕО (ежедневное обслуживание);

ТО-1 (первое техническое обслуживание);

ТО-2 (второе техническое обслуживание).

Основным назначением ТО-1 и ТО-2 является снижение интенсивности износа деталей, повышение долговечности и безотказности деталей за счет выявления и предупреждения неисправностей, путем своевременного выполнения контрольных, смазочных, крепежных, регулировочных и других работ.

Основные данные для регулировок и контроля агрегатов автомобилей приведены в приложении.

Техническое обслуживание автомобиля предусматривает применение только тех масел и смазок, которые рекомендованы заводом.

Организация квалифицированного технического обслуживания автомобилей в автотранспортном предприятии не освобождает водителя от необходимости ежедневной проверки технического состояния автомобиля. Проверять надо уровень жидкостей, топлива и масла, отсутствие подтеканий, состояние шин, рессор, световых и сигнальных приборов, прислушиваться ко всем появившимся шумам и стукам, определять, а по возможности и устранять их причину.

Для облегчения доступа в подкапотное пространство автомобилей ЗИЛ-130 при техническом обслуживании двигателя и его агрегатов рекомендуется применять подножку, которая может быть изготовлена в автотранспортном предприятии.

Периодичность технического обслуживания автомобилей, км

	Условия эксплуатации	ТО-1	ТО-2
Категория условий эксплуатации		ЗИЛ-130	ЗИЛ-157К ЗИЛ-131	ЗИЛ-130	ЗИЛ-157К ЗИЛ-131
I	Городские и загородные дороги пре имущественно с асфальтобетонным и другим усовершенствованным твердым покрытием, находящимся в хорошем состоянии ....	2100-2300 1700-- 1900 1100- 1ЧПП	1000-- 1200	8400-9200 6800-- 7600-
II	Загородные дороги преимущественно со щебеночным, гравийным, булыжным и другим каменным твердым покрытием, находящимся в удовлетворительном состоянии. Работа в условиях напряженного городского движе-				5000--
III	Грунтовые, горные или неисправные дороги со щебеночным, гравийным, булыжным или другим твердым покрытием. Работа в условиях повышенного маневрирования (на строительстве дорог, в карьерах, котлованах,				6000
			800--900	5500-	4000--

Примечание. Пробег меньше рекомендуемого устанавливают для более тяжелых условий эксплуатации, а также при эксплуатации автомобилей-самосвалов и автомобилей с прицепами и полуприцепами. Если среднемесячный пробег автомобилей меньше периодичности ТО-1, то его проводят не реже одного раза в месяц, а ТО-2 -- не реже двух раз в год.

Проверку затяжки болтов и гаек крепления головки цилиндров рекомендуется производить динамометрическим ключом Момент затяжки должен быть в пределах 10--12 кГм. Затяжку болтов и гаек крепления головки цилиндров следует производить в определенной последовательности (рис. 3-31) на холодном двигателе.

Проверка компрессии в цилиндрах двигателя. По мере износа поршневых колец и стенок цилиндров давление сжатия в цилиндрах двигателя (компрессия) снижается. Нормальная величина компрессии в цилиндрах прогретого двигателя должна быть в пределах 6,0--6,8 кГ/см². Снижение компрессии в процессе эксплуатации двигателя допускается для линейного двигателя до 5,5--6,0 кГ/см².

Разница между показаниями компрессометра в отдельных цилиндрах не должна превышать 0,7--1,0 кГ/см².

Компрессия проверяется на прогретом двигателе. Для проверки компрессии необходимо:

- очистить грязь, собравшуюся в углублении для свечи зажигания; отсоединить провод от свечи зажигания и вывернуть ее;

- открыть полностью воздушную заслонку и дроссель карбюратора;

- вставить резиновый наконечник шланга компрессометра в отверстие свечи зажигания первого цилиндра и плотно его прижать;

- провернуть при помощи стартера коленчатый вал, сделав несколько оборотов, чтобы компрессометр зафиксировал максимальное давление в цилиндре;

- вынуть из отверстия свечи зажигания резиновый наконечник компрессометра, записать показания, открыть выпускной клапан компрессометра и выпустить воздух;

- повторить операции для остальных цилиндров.

При разнице давления более 0,7-- 1,0 кг/см² в цилиндр с пониженной компрессией залить 20--25 см³ свежего масла и вторично проверить компрессию. Если показание компрессометра поднялось, это указывает на наличие утечки воздуха через поршневые кольца. Если величина компрессии после заливки масла в цилиндр остается такой же, как и при замере без масла, то это указывает на неплотное прилегание клапанов к седлам или на их прогорание.

Проверку затяжки болтов и гаек крепления головки цилиндров рекомендуется производить динамометрическим ключом Момент затяжки должен быть в пределах 10--12 кГм. Затяжку болтов и гаек крепления головки цилиндров следует производить в определенной последовательности (рис. 3-31) на холодном двигателе.

Зазоры между клапанами и толкателями проверяют при появлении стуков в клапанах, после чего их регулируют. Регулировку зазоров в клапанах рекомендуется производить отдельно для каждого цилиндра в соответствии с порядком зажигания в цилиндрах (1--5--3--6--2--4). Зазор между толкателем и клапаном для впускных и выпускных клапанов должен быть 0,20-- 0,25 мм для двигателей со степенью сжатия 6,2 и 0,23--0,28 мм для двигателей со степенью сжатия 6,5.

Перед регулировкой зазоров необходимо:

отсоединить затрудняющий доступ к клапанным коробкам топливопровод от топливного насоса к карбюратору;

отсоединить трубку вентиляции картера двигателя и отвести ее в сторону;

отвернуть болты крепления крышек клапанной коробки и снять крышки с прокладками. Снимать крышки клапанных коробок следует осторожно, стараясь не повредить пробковые прокладки.

Регулировку зазоров у впускных и выпускных клапанов следует начинать с первого цилиндра, для чего установить поршень в в. м. т. при такте сжатия при помощи установочного пальца или по метке маховика.

При установке поршня первого цилиндра в в. м. т. вывернуть установочный палец и вставить его в это же отверстие другим концом, затем, провертывая коленчатый вал, держать до совпадения штифта с лункой на шестерне распределительного вала. Закончив установку поршня первого цилиндра в в. м. т., ввернуть установочный палец на свое место.

При установке поршня первого цилиндра в в. м. т. по метке маховика надо открыть крышку смотрового люка на картере сцепления так, чтобы был виден обод маховика, повернуть коленчатый вал двигателя рукояткой и установить поршень первого цилиндра в в. м. т. так, чтобы риска в. м. т. на маховике совпала с риской на картере сцепления. После установки поршня первого цилиндра в в. м. т. опустить крышку смотрового люка и закрепить ее.

Проверить величину зазора между регулирующими болтами толкателей и стержнями клапанов при помощи щуп. Если зазоры выходят из указанных пределов, их следует отрегулировать. Регулировку производят так:

придерживая одним ключом толкатель за лыску, другим ключом освободить контргайку регулировочного болта толкателя;

продолжая удерживать толкатель, поворачивать регулирующий болт толкателя до получения необходимого зазора;

придерживая одним ключом регулировочный болт толкателя и другим ключом толкатель, затянуть контргайку третьим ключом .

После проведения регулировки клапанов первого цилиндра необходимо таким же способом провести регулировку остальных клапанов и установить на место снятые перед регулировкой узлы двигателя.

Пустить двигатель и прослушать его работу. Прогретый двигатель должен работать без стуков клапанов, «чихания» в карбюраторе и «выстрелов» в глушителе.

Проверка компрессии в цилиндрах двигателя. По мере износа поршневых колец и стенок цилиндров давление сжатия в цилиндрах двигателя (компрессия) снижается. Нормальная величина компрессии в цилиндрах прогретого двигателя должна быть в пределах 6,0--6,8 кГ/см². Снижение компрессии в процессе эксплуатации двигателя допускается для линейного двигателя до 5,5--6,0 кГ/см².

Разница между показаниями компрессометра в отдельных цилиндрах не должна превышать 0,7--1,0 кГ/см².

Компрессия проверяется на прогретом двигателе. Для проверки компрессии необходимо:

очистить грязь, собравшуюся в углублении для свечи зажигания; отсоединить провод от свечи зажигания и вывернуть ее;

открыть полностью воздушную заслонку и дроссель карбюратора;

вставить резиновый наконечник шланга компрессометра в отверстие свечи зажигания первого цилиндра и плотно его прижать;

провернуть при помощи стартера коленчатый вал, сделав несколько оборотов, чтобы компрессометр зафиксировал максимальное давление в цилиндре;

вынуть из отверстия свечи зажигания резиновый наконечник компрессометра, записать показания, открыть выпускной клапан компрессометра и выпустить воздух;

повторить операции для остальных цилиндров.

При разнице давления более 0,7-- 1,0 тсГ/сж² в цилиндр с пониженной компрессией залить 20--25 си³ свежего масла и вторично проверить компрессию. Если показание компрессометра поднялось, это указывает на наличие утечки воздуха через поршневые кольца. Если величина компрессии после заливки масла в цилиндр остается такой же, как и при замере без масла, то это указывает на неплотное прилегание клапанов к седлам или на их прогорание.

Проверка масляного фильтра грубой очистки. Необходимо ежедневно очищать пластины фильтра, поворачивая его рукоят ку на 3--4 оборота. Фильтр следует очищать при полностью прогретом двигателе. Запрещается пользоваться удлинителем воротка для облегчения проворачивания рукоятки фильтра. Если рукоятка фильтра проворачивается с трудом, надо отвернуть болты крышки, снять фильтр и промыть его в керосине.

При замене масла в картере двигателя следует заменить фильтрующий элемент фильтра тонкой очистки и спустить отстой из корпуса фильтров, вывернув пробку ключом. Новый фильтрующий элемент перед установкой необходимо продуть сжатым воздухом для удаления картонных кусочков, волосинок и очесов, которые оседают между картонными пластинами и в дальнейшем засоряют маслопроводы.

После замены фильтрующего элемента следует проверить уровень масла в картере и при необходимости долить масло. Затягивать болты крышки фильтра тонкой очистки надо постепенно, крест-накрест, во избежание перекоса крышки и поломки ее ушков. Доливка и замена масла в двигателе. Перед доливкой масла в двигатель необходимо проверить уровень масла в картере. Для замера уровня масла надо остановить двигатель, подождать несколько минут, пока стечет масло, вынуть и обтереть маслоизмерительный стержень, вставить его до упора и вынуть вновь. По меткам на стержне определить уровень масла. Масло должно находиться (при заполненных масляных фильтрах) на уровне верхней метки маслоизмерительного стержня. Если масло находится на уровне метки , необходимо долить его.

При замене масла в картере двигателя отработавшее масло сливают, пока двигатель еще не остыл. Горячее масло легко сливается и смывает грязь со стенок картера. Магнит сливной пробки следует очистить. Одновременно с заменой масла в картере двигателя следует заменить фильтр тонкой очистки.

Свежее масло заливают через наливную горловину. После заливки масла надо дать двигателю поработать на средних числах оборотов до заполнения системы смазки, остановить двигатель и проверить уровень масла по маслоизмерительному стержню.

Заправка воздушного фильтра вентиляции картера производится одновременно с заменой масла в картере двигателя. Перед заправкой фильтр вентиляции картера следует разобрать, очистить от грязи и тщательно промыть в бензине или керосине.

При заправке фильтра налить в посуду масло, применяемое для двигателя, погрузить фильтрующую сетку до половины в масло, вынуть сетку из масла, подержать ее в течение 7--10 сек смоченным концом вниз, затем встряхнуть и вложить сетку в корпус фильтра смоченным концом вверх. После заправки фильтра установить крышку фильтра на место.

Система охлаждения. При техническом обслуживании проверяют уровень воды в радиаторе, который должен быть на 40 мм ниже верхнего края наливной горловины; уровень низкозамерзающей жидкости -- на 70--80 мм. В систему рекомендуется заливать чистую и мягкую воду.

В сильные морозы необходимо утеплять радиатор, используя для этого утеплительные чехлы на облицовку радиатора и на капот двигателя. Работа непрогретого двигателя ведет к его интенсивному износу.

Во время сильных морозов рекомендуется систему заправлять антифризом. Наиболее распространенным и надежным является антифриз , замерзающий при температуре --40° С. Антифриз ядовит, поэтому необходимо соблюдать меры предосторожности при обращении с ним.

Зимой в систему охлаждения горячую воду следует заливать при открытых кранах. Краны следует закрывать, как только из них начнет вытекать теплая вода. Пуск двигателя без охлаждающей жидкости недопустим, так как при заливке холодной воды в нагретый двигатель могут образоваться трещины в стенках головки и блока цилиндров. Следует периодически проверять состояние клапанов пробки радиатора и систематически следить за состоянием всех уплотнений, не допускать течи жидкости из системы охлаждения.

Конденсационный бачок следует заполнять только на половину его емкости (2 л). Радиатор необходимо периодически промывать снаружи теплой водой, очищать от пыли, грязи и масла, продувать сжатым воздухом. Особое внимание следует обращать на радиатор при работе автомобиля на грязных и пыльных дорогах.

При использовании для охлаждения двигателя «жесткой» воды в его системе охлаждения образуется накипь. При отложении накипи, а также при обнаружении в воде значительного количества продуктов коррозии систему охлаждения двигателя следует промыть. Промывать систему охлаждения рекомендуется один раз в год (желательно осенью).

Удаление накипи из системы охлаждения двигателя рекомендуется производить так. Для промывки в систему охлаждения заливают воду, в которой на 1 л воды предварительно растворено 20 г технического трилона. После одного дня работы автомобиля (не менее 6--7 ч) отработавший раствор сливают и заливают свежий. Промывка продолжается в течение 4--5 дней. После окончания промывки систему охлаждения заливают водой с примесью 2 г трилона на 1 л воды. Можно промывать систему также добавлением в воду гексамета (гексамета-фосфата натрия). Дозировка 5--6 мг на 1л воды.

При промывке системы охлаждения водой последовательность операций следующая. Промыть раздельно сначала рубашку охлаждения блока цилиндров, а затем радиатор в направлении, обратном циркуляции воды в двигателе. Промывать систему охлаждения нужно водопроводной водой из шланга. Для этого снять патрубок термостата и вынуть термостат. Установить патрубок, после чего воду под давлением 2--3 кГ/см? направить в патрубок термостата. При этом сливные краны должны быть открыты. Промывать надо до тех пор, пока чистая вода не потечет из патрубка водяного насоса и сливных кранов. После промывки слить воду из двигателя. Радиатор промывают отдельно. Воду под давлением направить в нижний патрубок радиатора с тем, чтобы она выливалась через верхний патрубок. Пробка радиатора должна быть закрыта. После того как сливаемая вода станет совершенно чистой, вновь установить шланги, соединяющие двигатель с радиатором, и закрыть сливные краны.