книги из ГПНТБ / Шестопалов, К. С. Устройство и эксплуатация автомобиля учеб. пособие для призывников, обучающихся на водителя автомобиля 3-го кл

Г л а в а II

ДВИГАТЕЛЬ

ПАРАМЕТРЫ Д В И Г А Т Е Л Я И ЕГО РАБОТА

В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорает непосред­ ственно внутри цилиндров двигателя, и тепловая энергия, выде­ ляющаяся при сгорании, преобразуется в механическую работу.

По рабочему		процессу	двигатели	разделяются на ч е т ы ­
р е х т а к т н ы е	и	д в у х т а к т н ы е ,		а по способу приготов­
ления горючей	смеси и ее		воспламенения — на к а р б ю р а ­
т о р н ы е и д и з е л ь н ы е .
Совокупность		процессов, периодически повторяющихся

в определенной последовательности в цилиндре двигателя во

время его работы,		называется р а б о ч и м ц и к л о м .
Карбюраторные двигатели, устанавливаемые на отечествен­
ных автомобилях, четырехтактные.
В четырехтактном двигателе рабочий цикл совершается за
четыре такта — впуск, сжатие,				рабочий ход	(сгорание и расши­
рение) и выпуск.			процесс, происходящий в			цилиндре
Т а к т о м	называется
за один ход поршня.
Х о д о м	п о р ш н я S		называется путь,		проходимый порш­
нем от одной мертвой точки до другой (рис. 2, а).						верхние
М е р т в ы м и		т о ч к а м и		называются	крайние

и нижние положения поршня. Верхняя мертвая точка сокра­

щенно обозначается в.м.т., нижняя	мертвая	точка — н.м.т.
Р а б о ч и й о б ъ е м ц и л и н д р а	Vp — это	объем, осво­

бождаемый поршнем при движении от в.м.т. до н.м.т. (рис. 2, б). О б ъ е м к а м е р ы с г о р а н и и я Vo (ее иногда называ*

10

Объем камеры	Рабочий объем	Полный объем
ееорашя	цилиндра	цилиндра
	6

Рис. 2. (Параметры цилиндра двигателя:

а — ход поршня и мертвые точки; б — объемы цилиндра

ют также камерой сжатия) — это	объем цилиндра над порш­
нем, находящимся в в.м.т.
П о л н ы й о б ъ е м ц и л и н д р а	Vn— это рабочий объем ци­

линдра плюс объем камеры сгорания.

Л и т р а ж — это рабочий объем всех цилиндров двигателя, выраженный в литрах.

С т е п е н ь с ж а т и я — это отношение полного объема ци­ линдра к объему камеры сгорания.

Таким образом, степень сжатия выражается отвлеченным числом, показывающим, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания.

И

И н д и к а т о р н а я	м о щ н о	с т ь — это мощность, разви­
ваемая газами, расширяющимися		в цилиндрах двигателя (без
учета потерь).	м о щ н о с т ь — это мощность, развивае­
Э ф ф е к т и в н а я

мая на коленчатом валу двигателя. Такая мощность на 10— 15% меньше индикаторной за счет потерь на трение в двига­ теле и приведение в движение его вспомогательных механизмов.

Л и т р о в о й м о щ н о с т ь ю называется наибольшая эф­ фективная мощность, получаемая с одного литра рабочего объе­ ма (литража) цилиндров двигателя.

РАБОЧИЙ ЦИКЛ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО КАРБЮРАТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

I такт — впуск (рис. 3). При движении поршня от в.м.т. к н.м.т. (вниз) в цилиндре за счет увеличения объема создается разрежение, под действием которого из карбюратора через от­ крывающийся впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь — смесь паров бензина с воздухом. В цилиндре горючая смесь смешивается с оставшимися в нем от предшествующего рабочего цикла отработавшими газами и образует р а б о ч у ю

сме с ь .

II такт —сжатие. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (вверх),

при этом оба клапана закрыты. Так как объем в цилиндре умень­ шается,'происходит сжатие рабочей смеси.

III такт — рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой и быстро сгорает. При этом выделяется много тепла, и газы, расширяясь, создают силь­ ное давление на поршень, перемещая его вниз. Сила давления газов от поршня передается через поршневой палец и шатун

Таблица 2

Давление и температура в цилиндрах четырехтактного карбюраторного двигателя

Такты	Давление, кг/см3	Температура, °С
Впуск	0,80—0,90	70—80
Конец сжатия	10—12	3000—4000
Начало рабочего хода	35—40	2200—2500
Выпуск	1,1 —1,2	700—900

на коленчатый вал, образуя на нем определенный крутящий момент. Во время рабочего хода тепловая энергия преобразует­ ся в механическую работу.

12

Рис. 3. Процесс работы четырехтактного карбюраторного двига­ теля

IV такт — выпуск. После совершения полезной работы пор­ шень движется от н.м.т. к в.м.т. (вверх) и выталкивает отра­ ботавшие газы наружу через открывающийся выпускной клапан.

Для получения равномерного вращения коленчатого вала делают многоцилиндровые двигатели.

Например, в цилиндрах четырехцилиндрового двигателя за два оборота коленчатого вала получается не один, а четыре рабочих хода, в шестицилиндровом — шесть и т. д.

Величины давлений и температур в цилиндре при работе двигателя приведены в табл. 2.

13

К РИ В О Ш И П Н О - Ш А Т У Н Н Ы Й М Е Х А Н И ЗМ

г— ГАЗ-51 А —

Рис. 4. Детали кривошипно-шатунного механизма:

1 — поршень;		2 — компрессионные кольца; 3 — маслосъем­
ные кольца;		4 — поршневой палец; 5 — втулка					верхней го­
ловки	шатуна;		6 — стопорное	кольцо;		7 — шатун; 8 — ша­
тунный	болт;		9 — вкладыши нижней			головки;	10 — колен­
чатый	вал; И — крышка шатуна; 12 — маховик; 13 — зуб­
чатый венец;		14 — коренные шейки;			15 — шатунные шейки;
16 — противовесы; 17— носок;				18	— фланец		коленчатого
			вала

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразова­ ния возвратно-поступательного движения поршней во враща­ тельное движение коленчатого вала и передачи крутящего мо­ мента на трансмиссию.

Он состоит из неподвижных деталей (блока цилиндров, го­ ловки цилиндров, картера) и подвижных деталей (поршней с пальцами и кольцами, шатунов, коленчатого вала с подшип­ никами, маховика) (рис. 4).

Б л о к ц и л и н д р о в представляет собой общую отливку цилиндров с верхней частью картера.

Цилиндры могут располагаться в блоке в один ряд верти­ кально (двигатели ГАЗ-51, ЗИЛ-164А) или в два ряда V-образ- но под углом 90° (двигатели 3M3-53, ЗИЛ-130).

14

При этом в каждом ряду размещаются четыре цилиндра, образующих правую и левую группы (рис, 5). Левая группа по отношению к правой смещена вперед (рис. 5, а), что позволяет на одной шатунной шейке коленчатого вала укреплять по два шатуна.

Блоки цилиндров двигателей отливают из серого чугуна (ГАЗ-51, ЗИЛ-164А, ЗИЛ-130) или алюминиевого сплава (3M3-53, ЗМЗ-66). В целях уменьшения износа в верхнюю часть цилиндров запрессовывают короткие вставки из антикоррозий­ ного износостойкого чугуна (ГАЗ-51, ЗИЛ-164А).

В блоки цилиндров двигателей 3M3-53, 66 и ЗИЛ-130 уста­ навливают легкосъемные мокрые (омываемые водой) чугун­ ные гильзы с кислотоупорными вставками в верхней части. Уплотнение гильз в нижней части достигается двумя резиновы­ ми или медными кольцами, а в верхней части — прокладкой головки блока.

Нижняя часть картера блока цилиндров закрывается сталь­ ным штампованным поддоном, в котором помещается необхо­ димый запас масла. Поддон при помощи болтов прикрепляют к верхней части картера, а для уплотнения между ними уста­ навливают пробковую прокладку.

Г о л о в к у ц и л и н д р о в отливают из алюминиевого сплава и при помощи болтов и шпилек прикрепляют к блоку цилиндров. Для уплотнения между головкой цилиндров и бло­ ком ставят стале-асбестовую прокладку. С внутренней стороны головки цилиндров расположены камеры сгорания. Как блок цилиндров, так и его головки имеют двойные стенки, образую­ щие рубашку, в которой циркулирует охлаждающая жид­ кость.

В рядных двигателях головка цилиндров одна, а у V-об- разных — две, по одной взаимозаменяемой головке на каждый ряд цилиндров.

П о р ш н и служат для восприятия при рабочем ходе силы давления газов и передачи этой силы через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, а также для совершения вспомо­ гательных тактов. Поршень имеет головку, две бобышки и на­ правляющую часть (юбку). Верхняя часть головки поршня на­ зывается днищем. Вследствие неодинакового расширения голов­ ки и юбки поршня (головка больше нагревается, а поэтому и больше расширяется) диаметр головки выполняют меньше диаметра юбки.

С внешней стороны головки поршня делают кольцевые вы­ тачки (канавки) для установки поршневых колец.

Поршни отливают из алюминиевого сплава. Направляющая часть поршней (юбка) разрезная, имеет овальную форму с уве­ личенным диаметром в плоскости, перпендикулярной оси порш­ невого пальца. При сборке двигателя поршень разрезом юбки устанавливают в левую (по ходу автомобиля) сторону.

15

Рис. 5. Блок цилиндров и схематический разрез V-образ- ного двигателя:

1	а — блок цилиндров; б — разрез двигателя
	— цилиндр;	2 — гильза	цилиндра; 3 — вставка	гильзы;
4	— головка	цилиндров;	5 — клапан; 6 — свеча	зажига­

ния; 7 — штанга; 8 — поршень; 9 — шатун; 10 — колен­ чатый вал

В головку поршня двигателя ЗИЛ-130 залита чугунная вставка, в которой проточена канавка для установки верхнего компрессионного кольца (рис. 6).

П о р ш н е в ы е	к о л ь ц а	служат для уменьшения утечки
газов из цилиндра	в картер	(компрессионные), а также для

удаления излишнего масла со стенок цилиндра (маслосъемные). Кольца изготовляют из дерого чугуна (для маслосъемных колец иногда применяется сталь). На поршне двигателя ГАЗ-51 уста­ навливают два компрессионных и два маслосъемных кольца. Верхнее компрессионное кольцо (в двигателе ЗИЛ-130 два верх­ них) хромированное, а остальные — луженые. На поршне дви­ гателя 3M3-53 — два компрессионных и одно маслосъемное кольцо.

На поршнях двигателей ЗИЛ-164А и ЗИЛ-130 устанавли­ вают по три компрессионных и по одному маслосъемному коль­ цу. Маслосъемное кольцо двигателя ЗИЛ-130 состоит из двух стальных колец и двух расширителей — осевого и радиального.

П о р ш н е в о й п а л е ц служит для подвижного соедине­ ния поршня с шатуном. Поршневой палец изготовляют пустоте­ лым из стали с поверхностной закалкой токами высокой часто­ ты. Для предупреждения продольного перемещения пальца, что могло бы вызвать задиры стенок цилиндра, его закрепляют в бобышках поршня при помощи двух стопорных колец, встав­ ляемых в кольцевые вытачки бобышек. Этот способ крепления позволяет поршневому пальцу поворачиваться в головке шатуна и в бобышках поршня, такой палец называется плавающим.

Ш а т у н служит для передачи силы давления газов от поршня на коленчатый вал при рабочем ходе, а при вспомога­ тельных тактах — от коленчатого вала к поршню. Шатун со­ стоит из стержня двутаврового сечения, верхней головки, в ко­ торую запрессовывается бронзовая втулка, и нижней разъемной головки, которая вместе со вкладышами образует шатунный подшипник. Вкладыши нижней головки стальные, залитые тон­

ким слоем антифрикционного (уменьшающего трение)	сплава.
У двигателей ГАЗ-51, ЗИЛ-164А вкладыши залиты баббитом —
сплавом, содержащим олово, свинец, медь и сурьму, а у двига­
телей ЗМЗ — алюминиевым сплавом. В двигателе	ЗИЛ-130

вкладыши шатунных подшипников триметаллические, состоящие из стальной ленты, на которую нанесен медно-никелевый под­ слой, покрытый антифрикционным сплавом СОС-6-6.

У V-образных двигателей на одной шатунной шейке уста­ навливают два шатуна так, чтобы у правого ряда цилиндров номер на шатуне был обращен назад, а левого ряда — вперед, т. е. должен совпадать с надписью на поршне «вперед».

К о л е н ч а т ы й в а л воспринимает силу давления газов от поршней через шатуны и передает крутящий момент на транс­ миссию автомобиля. Он состоит из коренных и •ш&тушшх..щеек, щёк, противовесов фланца для крепления маховика-.-и носка с внутренней резьбой для ввертывания храповик^, ^кучно-т.

17

Рис. 6. Детали поршневой группы двигателя ЗИЛ-130:

1 — стальные кольца; 2 — осевой расширитель; 3 — радиальный расшири­ тель; 4 — нижнее компрессионное кольцо; 5 — верхнее компрессионное кольцо; 6 — стопорное кольцо; 7 — поршневой палец; 8 — поршень; 9 — ша­ тун; 10 — чугунная вставка; 11-~ втулка; 12 — шатунный болт; 13 — крыш­ ка; 14 — вкладыши; 15 — метка

Противовесы служат для разгрузки коренных подшипников от вредного действия центробежных сил. Для подвода смазки от коренных шеек к шатунным просверлены каналы.

В шестицилиндровом рядном двигателе кривошипы колен­ чатого вала располагаются попарно; 1-й с 6-м, 2-й с 5-м и 3-й

18

с 4-м под углом 120°, что обеспечивает равномерное чередова­ ние рабочих ходов.

У V-образных двигателей четыре кривошипа расположены попарно под углом 90° по отношению друг к другу.

К о р е н н ы е п о д ш и п н и к и представляют собой сталь­ ные тонкостенные вкладыши, залитые антифрикционным спла­ вом (у двигателей ГАЗ-51 и ЗИЛ-164А — баббитом). Верхний вкладыш подшипника устанавливают в гнездо картера, а ниж­ ний — в крышку подшипника, которую при помощи болтов при­ крепляют к картеру.

Вкладыши коренных подшипников V-образных двигателей триметаллические, состоящие из стальной ленты, покрытой медью, никелевым подслоем и по нему слоем баббита.

Коренных подшипников в двигателе ГАЗ-51 четыре, в дви­ гателе ЗИЛ-164А — семь, а у V-образных двигателей 3M3-53

иЗИЛ-130 — по пяти.

Ма х о в и к отливают из чугуна; он служит для вывода поршней из мертвых точек, равномерного вращения коленчатого вала при вспомогательных тактах, облегчения пуска двигателя

иплавного трогания автомобиля с места.

На обод маховика напрессовывают стальной зубчатый ве­ нец для пуска двигателя стартером.

Крепление двигателя на раме осуществляется на упругих опорах с резиновыми подушками.

Двигатели ГАЗ-51 и 3M3-53 укрепляют на четырех точ­ ках: впереди — на двух лапах пластины крышки распредели­ тельных шестерен (ГАЗ-51) или на двух кронштейнах, прива­ ренных к блоку цилиндров (3M3-53), сзади — на двух лапах картера сцепления.

Двигатели ЗИЛ-164А и ЗИЛ-130 укрепляют на трех точках: впереди — на кронштейне, установленном на крышке распреде­ лительных шестерен, сзади — на двух лапах картера сцепления. Во всех точках крепления двигателей имеются резиновые по­ душки.

Г А З О Р А С П Р Е Д Е Л И Т Е Л Ь Н Ы Й М Е Х А Н И ЗМ

Газораспределительный механизм служит для своевремен­ ного впуска горючей смеси в цилиндры и выпуска из них отра­ ботавших газов.

В двигателях применяют два типа газораспределительных механизмов с нижним и верхним расположением клапанов. При нижнем расположении (двигатели ГАЗ-51 и ЗИЛ-164А) клапа­ ны устанавливают в блоке цилиндров (рис. 7, а), а при верх­ нем расположении — (двигатели 3M3-53 и ЗИЛ-130) — в голов­ ке цилиндров (рис. 7, б).

При нижнем расположении клапанов газораспределитель­ ный механизм состоит из распределительных шестерен, распре-

19