Загальні відомості про кривошипно-шатунний і газорозподільний механізми ДВЗ.

Кривошипно-шатунний механізм (рис. 3.1) – основний робочий механізм поршневого двигуна. Він бере участь в здійсненні робочого циклу двигуна і перетворює зворотно-поступальний рух поршня, що сприймає силу тиску газів, в обертовий рух колінчатого вала, від якого крутний момент передається споживачам. Елементи КШМ умовно можна розділити на дві групи: нерухомі і рухомі.

Рис.3.1. Схеми кривошипно-шатунних механізмів:

а і б – чотири- і шестициліндрові рядні двигуни; в і г – шести- і восьмициліндрові V подібні двигуни; 1 – колінчатий вал; 2 – корінна шийка;

3 – шатунна шийка; 4 – щока; 5 – противага; 6 – флянець

До нерухомих елементів механізму відносяться циліндри, головки циліндрів, картер з підшипниками колінчатого вала, які утворюють корпус двигуна.

Рухомі елементи КШМ (рис. 3.2): поршні з кільцями і поршневими пальцями, шатуни з підшипниками, колінчатий вал з маховиком.

Порядок роботи циліндрів (рис. 3.3) – це послідовність чередування тактів розширення в циліндрах. Він залежить від розміщення циліндрів, взаємного положення кривошипів колінчатого вала і послідовності відкриття і закриття клапанів газорозподільного механізму.

У одноциліндрового двигуна при русі поршня, шатуна і колінчатого вала виникають значні сили інерції, врівноважити які досить важко. Тому на тракторах і автомобілях застосовують багатоциліндрові двигуни, у яких отримують більш часте повторення тактів розширення, що забезпечує більш рівномірне обертання колінчатого вала. Це дає можливість при збільшенні кількості циліндрів двигуна зменшити розміри маховика.

В чотиритактному карбюраторному двигуні на кожний півоберт приходиться один такт і повний цикл роботи виконується за два оберти колінчастого вала, а в двотактному – за один оберт.

 

 

 

 

Рис.3.2. Рухомі елементи КШМ

 

1 – вал колінчастий; 2 – шийка корінна; 3 – шийка шатунна; 4 – щока; 5 – противага; 6 – флянець

 

 

 

Рис. 3.3. Чередування тактів в шестициліндровому чотиритактному двигуні з порядком роботи 1-5-3-6-2-4

 

Газорозподільний механізм (ГРМ) – служить для своєчасного впуску в циліндри двигуна свіжого заряду і для випуску відпрацьованих газів. В залежності від типу органів, за допомогою яких циліндр сполучається з навколишнім середовищем, механізми газорозподілу ділять на золотникові, комбіновані і клапанні.

Золотниковий ГРМ застосовується в двотактних двигунах з контурними і щілинними схемами продувки, де порожнина циліндра сполучається з навколишнім середовищем через вікна в його стінці, що відкриваються і закриваються поршнем.

Комбінований ГРМ застосовується з прямоточною клапанно-щілинною продувкою. Свіжий заряд поступає в циліндр через вікна в його стінці, а відпрацьовані гази видаляються за допомогою клапанів.

Клапанний ГРМ основний тип механізмів газорозподілу, що застосовується в автотракторних ДВЗ. Він характеризується простотою конструкції, малою вартістю виготовлення і ремонту, якісним ущільненням робочої порожнини циліндра і надійністю роботи. Якщо клапани розміщені в блок-картері і відкриваються при русі вгору (в напрямку від колінчатого вала) то їх називають нижніми(боковими) клапанами. (рис. 3.4. а)

Нижнє розміщення клапанів застосовується тільки у карбюраторних двигунах з порівняно низькою ступінню стиску і невисокою частотою обертання колінчатого вала (ГАЗ-52, ГАЗ-69, УАЗ-450, ЗІЛ-157).

Верхні (підвісні) клапани (рис. 3.4. б) розміщені на головці блока і відкриваються при русі вниз (в напрямку до колінчатого вала). Верхнє розміщення клапанів дає можливість зменшити довжину впускних і випускних каналів, в результаті чого знижуються втрати на впуску і випуску, покращується наповнення циліндрів свіжим зарядом і їх очищення від відпрацьованих газів. Це дає можливість підвищити потужність і економічність двигуна, а також значно розширити можливості форсування по швидкісному режиму.

Верхнє розміщення розподільного вала (рис. 3.4. в) дозволяє зменшити масу і збільшити жорсткість механізму приводу клапанів і покращити наповнення двигуна завдяки компактній формі впускних і випускних клапанів.

 

 

Рис. 3.4. Схеми газорозподільних механізмів з нижніми (боковими) клапанами, верхнім розміщенням клапанів і верхнім розміщенням

розподільного вала

 

Діаграма фаз газорозподілу (рис. 3.5) – це періоди від моменту відкриття клапанів до моменту закриття, виражені в кутах повороту колінчатого вала. Для двигунів кожної моделі фази газорозподілу установлюються експериментально (табл. 1.2). Найвигідніші умови очистки циліндрів від відпрацьованих газів і наповнення його свіжим зарядом створюються при перекритті клапанів, тобто коли випускний і впускний клапани деякий час поблизу ВМТ відкриті одночасно.

 

Рис. 3.5. Діаграма фаз газорозподілу ДВЗ

 

Таблиця 1.2.

Фази газорозподілу двигунів

 

В дизелі для прокручування колінчатого вала (при пуску) із-за високого ступеня стиску приходиться переборювати великий опір повітря, яке стискується в циліндрах. З цією метою на деяких дизелях установлюють декомпресійний механізм. Принцип роботи декомпресійного механізму полягає в зниженні тиску в циліндрах при стиску із-за сполучення порожнин циліндрів з навколишнім середовищем.

Зміст звіту:

1. Назвати основні деталі, що складають КШМ та ГРМ і коротко описати їх призначення.

2. У вигляді таблиці привести порядок роботи 4 – циліндрового, 4 – тактного двигуна.

3. Опишіть особливості робочих циклів чотиритактного і двотактного ДВЗ.

Контрольні запитання:

1. Розкажіть про основні відміни в принципі роботи дизельного і карбюраторного двигунів внутрішнього згоряння.

2. Чим конструктивно відрізняються дизельні і карбюраторні двигуни?

3. Що таке літраж двигуна? Поясніть важливість цього параметра.

4. Що таке ступінь тиску і як вона визначається?

5. Розкажіть про фази газорозподілу у ДВЗ.

6. Які способи охолодження застосовують у сучасних ДВЗ?