Устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма ДВС

Назначение кривошипно-шатунного механизма (КШМ) состоит в преобразовании возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение.

Цилиндро-поршневая группа двигателя (силовая часть) в процессе работы ДВС вырабатывает поступательное движение, а для обеспечения движения автомобиля требуется равномерное вращательное движение.

Для преобразования одного типа движения в другой с минимально возможными потерями используется кривошипно-шатунный механизм. КШМ получает и преобразовывает энергию для передачи другим узлам для дальнейшего использования.

Устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма ДВС

Устройство

КШМ состоит из элементов, которые относятся к подвижной (непосредственно выполняющие работу) или неподвижной группе деталей.

Подвижная группа

В состав подвижной (рабочей) группы деталей КШМ входят:

  • Поршень ― элемент, совершающий возвратно-поступательные движения в гильзе цилиндра под воздействием силы при сгорании воздушно-топливной смеси (выталкивание) или поворота коленчатого вала (возврат). Уплотнение зазора между поршнем и цилиндром на боковой поверхности элемента предусмотрены компрессионные и маслосъемные поршневые кольца. Кольца герметизируют зазор и минимизируют потерю мощности при сгорании топлива.

Устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма ДВС

  • Шатун ― соединительный элемент между поршнем и коленчатым валом. При помощи пальца шатун верхней головкой крепится к поршню. Наличие съемной части на нижней головке позволяет надевать шатун на шейку коленвала. В конструкции предусмотрены подшипники скольжения (шатунные вкладыши) в виде двух изогнутых полукругом пластин. Вкладыши служат для уменьшения трения между головкой шатуна и шейкой коленвала.

Устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма ДВС

  • Коленчатый вал ― центральная часть двигателя. Ось вращения коленвала служит его опорой в блоке цилиндров, одновременно являясь основной частью коленвала. Элементы детали, выступающие за ось вращения, предназначены для присоединения к шатунам. При движении шатуна вниз коленвал дает ему возможность нижней частью описывать окружность с одновременно с движением поршня. Опорные шейки коленвала лежат на подшипниках скольжения (вкладышах), как и шатуны.

Устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма ДВС

  • Маховик ― элемент, закрепленный к фланцу на торцевой стороне коленвала. Предназначен для раскручивания коленвала (и всей цилиндро-поршневой группы) для предотвращения остановки поршней в «мертвой точке», а также для частичного демпфирования неизбежных в любом двигателе рывковых нагрузок благодаря вращению маховика с валом двигателя. Двигатель расходует часть своей мощности на поддержку вращения маховика.

Устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма ДВС

Неподвижная группа

В состав неподвижной группы входят элементы внешней части двигателя, в которой расположен кривошипно-шатунный механизм:

  • Блок цилиндров (БЦ) ― базовая деталь ДВС с расположенными внутри цилиндрами, каналами системы охлаждения, посадочными местами распределительного и коленчатого валов. Сегодня производители отдают предпочтение сплавам алюминия для облегчения веса конструкции, хотя может использоваться и чугун. Избежать потери прочности конструкции позволяют ребра жесткости на алюминиевом блоке цилиндров. Такие ребра предусматривают вместо сплошного литья блока цилиндров. На боковых сторонах БЦ располагаются посадочные места для вспомогательных механизмов ДВС.

Устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма ДВС

  • Головка блока цилиндров (ГБЦ) ― элемент, закрывающий блок цилиндров сверху. В головке блока предусмотрены отверстия для клапанов, впускного и выпускного коллекторов, крепления распределительного вала (в зависимости от конструкции одного или больше), крепления для других элементов ДВС. Для герметизации стыка между блоком цилиндров и головкой предусмотрена прокладка (пластина). В ГБЦ предусмотрены отверстия для крепежных болтов. Сверху головки блока устанавливается клапанная крышка. Крышкой закрывают ГБЦ после сборки и установки двигателя, готового к запуску. С помощью прокладки клапанной крышки (тонкой пластины) герметизируют стык между крышкой и ГБЦ.

Устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма ДВС

Принцип работы

При сгорании воздушно-топливной смеси образуется энергия расширения в виде микровзрывов. Эту энергию механизмы двигателя преобразовывают во вращательное движение, заставляющее автомобиль двигаться.

Принцип работы КШМ можно описать так:

  • В цилиндры двигателя поступает смесь топлива и воздуха, где под давлением мгновенно сгорает (микровзрыв). Образующуюся при этом энергия сгорания заставляет двигаться поршень вниз.
  • Происходит прямолинейное и резкое движение поршня из верхней точки в момент начала горения топливной смеси в нижнюю.
  • Поршень толкает шатун, одетый на шейку коленвала. Соединение шатуна с поршнем и коленчатым валом предусмотрено в одной плоскости. Поршень благодаря подвижному соединению передает импульс через шатун на коленвал. Передача импульса происходит по касательной, заставляя вал делать поворот.
  • Возвратно-поступательное движение всех поршней трансформируется во вращение коленчатого вала.
  • Маховик добавляет импульс вращению при нахождении поршня в «мертвой точке».

Для запуска двигателя необходима предварительная раскрутка маховика. С этой задачей справляется сцепленный с зубчатым венцом маховика стартер. Происходит раскрутка маховика до момента запуска двигателя.

Для обеспечения работы кривошипно-шатунного механизма необходимы другие детали и узлы двигателя, включая клапаны, распределительные валы, толкатели, системы смазки и охлаждения, газораспределительный механизм.

Устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма двигателя

Кривошипно-шатунный механизм двигателя преобразует возвратно-поступательное движение поршней (от энергии сгорания топливной смеси) во вращательное движение коленчатого вала и наоборот. Это технически сложный механизм, составляющий основу ДВС. В статье подробно рассмотрим устройство и особенности работы КШМ.

Краткая история возникновения

Первые свидетельства о применении кривошипа найдены ещё в III веке нашей эры, в Римской Империи и Византии в VI веке нашей эры. Ярким примером является пилорама из Иераполиса, на которой был применен коленчатый вал.

Металлический кривошип был найден в римском городе Августа-Раурика на территории современной Швейцарии.

Как бы то ни было, запатентовал изобретение некий Джеймс Пакард в 1780 году, хотя свидетельства его изобретения были найдены еще в древности.

Устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма ДВСКривошипно-шатунный механизм двигателя

Подвижные и неподвижные части КШМ

Составные части КШМ условно делят на подвижные и неподвижные компоненты. К подвижным частям относятся:

  • поршни и поршневые кольца;
  • шатуны;
  • поршневые пальцы;
  • коленчатый вал;
  • маховик.

Неподвижные части КШМ выполняют функцию основы, крепежей и направляющих. К ним относятся:

  • блок цилиндров;
  • головка блока цилиндров;
  • картер;
  • поддон картера;
  • крепежные детали и подшипники.

Картер и поддон картера двигателя

Картер – это нижняя часть двигателя, где располагаются опоры и каналы смазочной системы для коленчатого вала. В картере происходит движение шатунов и вращение коленвала. Поддон картера представляет собой резервуар с моторным маслом.

Основа картера в работе подвергается постоянным тепловым и силовым нагрузкам. Поэтому для этой детали предъявляются особые требования по прочности и жесткости. Для его изготовления используют алюминиевые сплавы или чугун.

Устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма ДВСНеподвижные части КШМ

Картер двигателя крепится к блоку цилиндров. Вместе они составляют остов двигателя, основную часть его корпуса. В блоке располагаются непосредственно сами цилиндры. Сверху крепится головка блока ДВС. Вокруг цилиндров имеются полости для жидкостного охлаждения.

Расположение и число цилиндров

На сегодняшний день существуют следующие наиболее популярные схемы:

  • рядное четырех- или шестицилиндровое положение;
  • V-образное шестицилиндровое положение под углом 90°;
  • VR-образное положение под меньшим углом;
  • оппозитное положение (поршни двигаются навстречу друг другу с разных сторон);
  • W-образное положение с 12 цилиндрами.

В простом рядном расположении цилиндры и поршни расположены в ряд перпендикулярно коленчатому валу. Такая схема наиболее простая и надежная.

Головка блока цилиндров

К блоку с помощью шпилек или болтов крепится головка блока цилиндров. Она накрывает цилиндры с поршнями сверху, образуя герметичную полость – камеру сгорания. Между блоком и головкой предусмотрена прокладка. Также в ГБЦ располагаются клапанный механизм и свечи зажигания.

Цилиндры

В цилиндрах двигателя непосредственно происходит движение поршней. От хода поршня и его длины зависит их размер. Цилиндры работают в условиях меняющегося давления и высоких температур.

Во время работы стенки подвергаются непрерывному трению и температурам до 2500°C. К материалам и обработке цилиндров также предъявляются особые требования. Они изготавливаются из легированного чугуна, стали или алюминиевых сплавов.

Поверхность деталей должна быть не только прочной, но и легко подвергаться обработке.

https://www.youtube.com/watch?v=Dz1qDgKe4fA\u0026pp=ygV10KPRgdGC0YDQvtC50YHRgtCy0L4g0Lgg0L_RgNC40L3RhtC40L8g0YDQsNCx0L7RgtGLINC60YDQuNCy0L7RiNC40L_QvdC-LdGI0LDRgtGD0L3QvdC-0LPQviDQvNC10YXQsNC90LjQt9C80LAg0JTQktCh

Внешнюю рабочую поверхность называют зеркалом. Ее покрывают хромом и полируют до зеркальной поверхности, чтобы максимально снизить трение в условиях ограниченной смазки. Цилиндры отливаются вместе с блоком (цельные) или изготавливаются в виде съемных гильз.

Кривошипно-шатунный механизм

Основными рабочими компонентами КШМ являются коленчатый вал, поршни с шатунами и маховик.

Поршень

Движение поршня в цилиндре происходит в результате сгорания топливовоздушной смеси. Возникает давление, которое воздействует на днище поршня. В разных типах двигателей оно может отличаться по своей форме.

В бензиновых изначально днище было плоским, затем стали применять вогнутые конструкции с проточками под клапаны. В дизельных моторах в камере сгорания сжимается изначально не топливо, а воздух.

Поэтому днище поршня имеет также вогнутую форму, которая и образует камеру сгорания.

Форма днища имеет большое значение для формирования правильного факела сгорания топливовоздушной смеси.

Остальная часть поршня называется юбкой. Это своего рода направляющая, которая движется в цилиндре. Нижняя часть поршня или юбки сделана так, чтобы она не соприкасалась с шатуном во время его движения.

Читайте также:  Поршневые пальцы

Устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма ДВСПоршень и его элементы

На боковой поверхности поршней выполнены канавки или проточки под поршневые кольца. Сверху располагаются два или три компрессионных кольца.

Они необходимы для создания компрессии, то есть препятствуют проникновению газов между стенками цилиндра и поршнем. Кольца прижимаются к зеркалу, уменьшая зазор. Снизу расположен паз под маслосъёмное кольцо.

Оно необходимо для снятия излишков масла со стенок цилиндра, чтобы то не проникало в камеру сгорания.

Поршневые кольца, особенно компрессионные, работают при постоянных нагрузках и высокой температуре. Для их изготовления применяется высокопрочные материалы типа легированного чугуна, который покрывают пористым хромом.

Поршневой палец и шатун

Шатун крепится к поршню при помощи поршневого пальца. Он представляет собой цельную или полую деталь цилиндрической формы. Палец устанавливается в отверстие в поршне и в верхней головке шатуна.

Существуют два типа крепления пальца:

  • с фиксированной посадкой;
  • с плавающей посадкой.

Наиболее распространен так называемый «плавающий палец». Для его фиксации используются стопорные кольца. Фиксированный палец устанавливается с натягом. Как правило, используется тепловая посадка.

Устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма ДВСШатун двигателя

Шатун, в свою очередь, соединяет коленчатый вал и поршень и создает вращательные движения. При этом возвратно-поступательные движения шатуна описывают восьмерку. Он состоит из нескольких элементов:

  • стержня или основы;
  • поршневой головки (верхней);
  • кривошипной головки (нижней).

Для уменьшения трения и смазки соприкасающихся деталей в поршневой головке запрессовывается бронзовая втулка. Кривошипная головка выполнена разборной, чтобы обеспечить возможность сборки механизма.

Детали точно подогнаны друг к другу и крепятся с помощью болтов и контргаек. Чтобы уменьшить трение, устанавливаются шатунные подшипники скольжения. Они выполнены в форме двух стальных вкладышей с замками. По масляным канавкам осуществляется подвод масла.

Подшипники с высокой точностью подогнаны под размер соединения.

Вопреки расхожему мнению, вкладыши удерживаются от проворота не за счет замков, а из-за возникающей силы трения между их внешней поверхностью и головкой шатуна. Поэтому при установке внешнюю часть подшипника скольжения нельзя смазывать маслом.

Коленчатый вал

Коленчатый вал является сложной по устройству и изготовлению деталью. Он принимает на себя крутящий момент, давление и другие нагрузки, поэтому выполнен из высокопрочной стали или чугуна. Коленвал передает вращение от поршней на трансмиссию и другие элементы автомобиля (например, приводной шкив).

Устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма ДВСУстройство коленчатого вала

Коленчатый вал состоит из нескольких основных элементов:

  • коренные шейки;
  • шатунные шейки;
  • противовесы;
  • щеки;
  • хвостовик;
  • фланец маховика.

Конструкция коленвала во многом будет зависеть от количества цилиндров в двигателе. В простом рядном четырехцилиндровом двигателе на коленчатом валу имеются четыре шатунных шейки, на которых устанавливаются шатуны с поршнями.

Пять коренных шеек расположены по центральной оси вала. Они устанавливаются в опоры блока цилиндров или картера на подшипники скольжения (вкладыши). Сверху коренные шейки закрываются крышками на болтах.

Соединение образует П-образную форму.

Специально обработанное место опоры под установку коренной шейки с вкладышем называется постелью.

Коренные и шатунные шейки соединены так называемыми щеками. Противовесы обеспечивают гашение излишних колебаний и обеспечивают равномерное движение коленчатого вала.

Устройство и принцип работы кривошипно-шатунного механизма ДВСУстройство КШМ

Шейки коленвала термически обработаны и отполированы, что обеспечивает высокую прочность и точность посадки. Коленчатый вал также имеет очень точную балансировку и центровку для равномерного распределения всех действующих на него сил. В районе центральной коренной шейки, по бокам от опоры, устанавливаются упорные полукольца. Они необходимы для компенсации осевых перемещений.

На хвостовик коленвала крепятся шестерни (звездочки) привода ГРМ, а также приводной шкив навесного оборудования двигателя.

Маховик

На задней части вала имеется фланец, к которому крепится маховик. Это чугунная деталь, представляющая собой массивный диск.

 Благодаря своей массе маховик создает необходимую инерцию для работы КШМ, а также обеспечивает равномерную передачу крутящего момента на трансмиссию. На ободе маховика выполнен зубчатый венец для соединения с шестерней стартера.

Именно маховик раскручивает коленвал и приводит в движение поршни в момент запуска двигателя.

Кривошипно-шатунный механизм, конструкция и форма коленчатого вала долгие годы остаются неизменными. В основном происходят только небольшие конструктивные доработки, направленные на снижение веса, сил инерции и трения.

(4

Что такое КШМ и для чего нужен кривошипно-шатунный механизм?

Если есть что-то, что прочно ассоциируется с любым автомобилем, это механизм двигателя. Как ни странно, принцип его действия мало изменился с тех пор, как 120 лет назад Карл Бенц запатентовал свой первый автомобиль. Система усложнялась, обрастала сложной электроникой, совершенствовалась, но кривошипно-шатунный механизм (КШМ) остался самым узнаваемым “портретом” любого мотора.

Что такое КШМ и для чего он нужен?

Двигатель в процессе работы должен давать какое-то постоянное движение, и удобней всего, чтобы это было равномерное вращение. Однако силовая часть (цилиндро-поршневая группа, ЦПГ) вырабатывает поступательное движение.

Значит, нужно сделать так, чтобы один тип движения преобразовался в другой, причем с наименьшими потерями. Вот для этого и был создан кривошипно-шатунный механизм.

По сути, КШМ – это устройство для получения и преобразования энергии и передачи ее дальше, другим узлам, которые уже эту энергию используют.

Устройство КШМ

Строго говоря, КШМ автомобиля состоит из самого кривошипа, шатунов и поршней. Однако говорить о части, не рассказав о целостной конструкции, было бы в корне неправильно. Поэтому схема и назначение КШП и смежных элементов будет рассматриваться в комплексе.

Устройство КШМ: (1 — коренной подшипник на коренной шейке; 2 — шатунный подшипник на шатунной шейке; 3 — шатун; 4 — поршневой палец; 5 — поршневые кольца; 6 — поршень; 7 — цилиндр; 8 — маховик; 9 — противовес; 10 — коленчатый вал.)

  1. Блок цилиндров – это начало всего движения в моторе. Его составляющие – поршни, цилиндры и гильзы цилиндров, в которых эти поршни движутся;
  2. Шатуны – это соединительные элементы между поршнями и коленвалом. По сути, шатун представляет собой прочную металлическую перемычку, которая одной стороной крепится к поршню с помощью шатунного пальца, а другой фиксируется на шейке коленвала. Благодаря пальцевому соединению поршень может двигаться относительно цилиндра в одной плоскости. Точно так же шатун охватывает посадочное место коленвала – шатунную шейку, и это крепление позволяет ему двигаться в той же плоскости, что и соединение с поршнем;
  3. Коленвал – коленчатый вал вращения, ось которого проходит через носок вала, коренные (опорные) шейки и фланец маховика. А вот шатунные шейки выходят за ось вала, и благодаря этому при его вращении описывают окружность;
  4. Маховик – обязательный элемент механизма, накапливающий инерцию вращения, благодаря которой двигатель работает ровней и не останавливается в “мертвой точке”.

Эти и другие элементы КШМ можно условно разделить на подвижные, те, что выполняют непосредственную работу, и неподвижные вспомогательные элементы.

Подвижная (рабочая) группа КШМ

Как понятно из названия, к подвижной группе относятся элементы, которые активно задействованы в работе двигателя.

  1. Поршень. При работе двигателя поршень перемещается в гильзе цилиндра под действием выталкивающей силы при сгорании топлива – с одной стороны, и поворотом коленвала – с другой. Для уплотнения зазора между ним и цилиндром на боковой поверхности поршня находятся поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные), которые герметизируют промежуток и препятствуют потере мощности во время сгорания топлива.
    Устройство поршневой группы: (1 — масляно-охлаждающий канал; 2 — камера сгорания в днище поршня; 3 — днище поршня; 4 — канавка первого компрессионного кольца; 5 — первое (верхнее) компрессионное кольцо; 6 — второе (нижнее) компрессионное кольцо; 7 — маслосъемное кольцо; 8 — масляная форсунка; 9 — отверстие в головке шатуна для подвода масла к поршневому пальцу; 10 — шатун; 11 — поршневой палец; 12 — стопорное кольцо поршневого пальца; 13 и 14 — перегородки поршневых колец; 15 — жаровой пояс.)
  2. Шатун. Это соединительный элемент между поршнем и коленвалом. Верхней головкой шатун крепится к поршню с помощью пальца. Нижняя головка имеет съемную часть, так что шатун можно надеть на шейку коленвала. Для уменьшения трения между шейкой коленвала и головкой шатуна ставятся шатунные вкладыши – подшипники скольжения в виде двух пластин, изогнутых полукругом.
    Устройство шатуна
  3. Коленвал. Это центральная часть двигателя, без которой сложно представить себе его принцип работы. Основной его частью является ось вращения, которая одновременно служит опорой для коленвала в блоке цилиндров. Выступающие за ось вращения элементы предназначены для присоединения к шатунам: когда шатун движется вниз, коленвал позволяет ему описать нижней частью окружность одновременно с движением поршня. Так же, как и в случае с шатунами, опорные шейки коленвала лежат на подшипниках скольжения – вкладышах.
    Устройство коленвала
  4. Маховик. Он крепится к фланцу на торцевой части коленвала. Маховик вращается вместе с валом двигателя и частично демпфирует неизбежные в любом ДВС рывковые нагрузки. Но основная задача маховика – раскручивать коленвал (а с ним и цилиндро-поршневую группу), чтобы поршни не замерли в “мертвой точке”. Таким образом, часть мощности двигателя расходуется на поддержку вращения маховика.
Читайте также:  Почему греется дизельный двигатель

Устройство маховика

Неподвижная группа КШМ

Неподвижной группой можно назвать внешнюю часть двигателя, в которой находится КШП.

  1. Блок цилиндров. По сути, это корпус, в котором располагаются непосредственно цилиндры, каналы системы охлаждения, посадочные места распредвала, коленвала и т.д. Он может выполняться из чугуна или алюминиевого сплава, и сегодня производители всё чаще используют алюминий, чтобы облегчить конструкцию. Для этой же цели вместо сплошного литья используются ребра жесткости, которые облегчают конструкцию без потери прочности. На боковых сторонах блока цилиндров располагаются посадочные места для вспомогательных механизмов двигателя.
    Блок цилиндров
  2. Головка блока цилиндров (ГБЦ). Устанавливается на блок цилиндров и закрывает его сверху. В ГБЦ предусмотрены отверстия для клапанов, впускного и выпускного коллекторов, крепления распредвала (одного или больше), крепления для других элементов двигателя. К ГБЦ, снизу, крепится прокладка (1) — пластина, которая герметизирует стык между блоком цилиндров и ГБЦ. В ней предусмотрены отверстия для цилиндров и крепежных болтов. А сверху — клапанная крышка (5), — ею закрывается ГБЦ сверху, когда двигатель собран и готов к запуску. Прокладка клапанной крышки. Это тонкая пластина, которая укладывается по периметру ГБЦ и герметизирует стык.

Устройство ГБЦ: (1 — прокладка ГБЦ; 2 — ГБЦ; 3 — сальник; 4 — прокладка крышки ГБЦ; 5 — крышка клапанная; 6- прижимная пластина; 7 — пробка маслозаливной горловины; 8 — прокладка пробки; 9 — направляющая втулка клапана; 10 — установочная втулка; 11 — болт крепления головки блока.)

Принцип работы КШМ

Работа механизма двигателя основана на энергии расширения при сгорании топливно-воздушной смеси. Именно эти “микровзрывы” являются движущей силой, которую кривошипно-шатунный механизм переводит в удобную форму. На видео, ниже, подробно описанный принцип работы КШМ в 3Д анимайии.

Принцип работы КШМ:

  1. В цилиндрах двигателя сгорает распыленное и смешанное с воздухом топливо. Такая дисперсия предполагает не медленное горение, а мгновенное, благодаря чему воздух в цилиндре резко расширяется.
  2. Поршень, который в момент начала горения топлива находится в верхней точке, резко опускается вниз. Это прямолинейное движение поршня в цилиндре.
  3. Шатун соединен с поршнем и коленвалом так, что может двигаться (отклоняться) в одной плоскости. Поршень толкает шатун, который надет на шейку коленвала. Благодаря подвижному соединению, импульс от поршня через шатун передается на коленвал по касательной, то есть вал делает поворот.
  4. Поскольку все поршни по очереди толкают коленвал по тому же принципу, их возвратно-поступательное движение переходит во вращение коленвала.
  5. Маховик добавляет импульс вращения, когда поршень находится в «мертвых» точках.

Интересно, что для старта двигателя нужно сначала раскрутить маховик. Для этой цели нужен стартер, который сцепляется с зубчатым венцом маховика и раскручивает его, пока мотор не заведется. Закон сохранения энергии в действии.

Остальные элементы двигателя: клапаны, распредвалы, толкатели, система охлаждения, система смазки, ГРМ и прочие – необходимые детали и узлы для обеспечения работы КШМ.

Основные неисправности

Учитывая нагрузки, как механические, так и химические, и температурные, кривошипно-шатунный механизм подвержен различным проблемам. Избежать неприятностей с КШП (а значит, и с двигателем) помогает грамотное обслуживание, но всё равно от поломок никто не застрахован.

Стук в двигателе

Один из самых страшных звуков, когда в моторе вдруг появляется странный стук и прочие посторонние шумы. Это всегда признак проблем: если что-то начало стучать, значит, с ним проблема. Поскольку в двигателе элементы подогнаны с микронной точностью, стук свидетельствует об износе. Придется разбирать двигатель, смотреть, что стучало, и менять изношенную деталь.

Основной причиной износа чаще всего становится некачественное ТО двигателя. Моторное масло имеет свой ресурс, и его регулярная замена архиважна. То же относится и к фильтрам. Твердые частички, даже мельчайшие, постепенно изнашивают тонко пригнанные детали, образуют задиры и выработку.

Стук может говорить и об износе подшипников (вкладышей). Они также страдают от недостатка смазки, поскольку именно на вкладыши приходится огромная нагрузка.

Снижение мощности

Потеря мощности двигателя может говорить о залегании поршневых колец. В этом случае кольца не выполняют свою функцию, в камере сгорания остается моторное масло, а продукты сгорания прорываются в двигатель.

Прорыв газов говорит и о пустой растрате энергии, и это чувствует автовладелец как снижение динамических характеристик.

Продолжительная работа в такой ситуации может только ухудшить состояние двигателя и довести стандартную, в общем-то, проблему до капремонта двигателя.

Проверить состояние мотора можно самостоятельно, измерив компрессию в цилиндрах. Если она ниже нормативной для данной модификации двигателя, значит, предстоит ремонт двигателя.

Повышенный расход масла

Если двигатель начал “жрать” масло, это явный признак залегания поршневых колец или других проблем с цилиндро-поршневой группой.

Масло сгорает вместе с топливом, из выхлопной трубы идет черный дым, температура в камере сгорания превышает расчетную, и это не добавляет двигателю здоровья.

В некоторых случаях может помочь очистка без демонтажа двигателя, но в большинстве случаев предстоит разборка и дефектовка двигателя.

Нагар

Отложения на поршнях, клапанах и свечах зажигания говорят о том, что с двигателем есть проблема. Если топливо не сгорает полностью, нужно искать причину неисправности и устранять ее. В противном случае мотору грозит перегрев из-за ухудшения теплопроводности поверхностей со слоем нагара.

Белый дым из выхлопной трубы

Появляется, когда в камеру сгорания попадает антифриз. Причиной чаще всего бывает износ прокладки ГБЦ или микротрещины в рубашке охлаждения двигателя, и для устранения проблемы необходима ее замена.

Медлить в этой ситуации нежелательно: маленькая протечка может обернуться гидроударом. Камера сгорания наполняется жидкостью, поршень движется вверх, но жидкость, в отличие от воздуха, не сжимается, и получается эффект удара о твёрдую поверхность. Последствия такой катастрофы могут быть любые, вплоть до “кулака дружбы” и продажи машины на запчасти.

Заключение

Несмотря на высокие нагрузки, критические условия работы и даже небрежность владельцев, кривошипно-шатунный механизм отличается завидной живучестью.

Вывести его из строя можно неправильным обслуживанием, нештатными нагрузками, поломкой смежных элементов. Да, двигатель почти всегда можно починить, но эта услуга обойдётся в разы дороже, чем просто грамотное регулярное ТО.

Недаром же есть двигатели “миллионники”, которые способны служить десятилетиями, не доставляя проблем владельцу машины.

Назначение , техническая характеристика и общее устройство кривошипно-шатунного механизма

  • Назначение
    :
    кривошипно-шатунный
    механизм служит для осуществления
    рабочего цикла двигателя и преобразования
    прямолинейного возвратно-поступательного
    движения поршня во вращательное движение
    коленчатого вала.
  • Техническая
    характеристика КШМ :
  • 1. Тип — оксиальный
  • 2. Материал
    блока цилиндров
    — чугун серый, специальный
  • 3. Гильзы
    цилиндров

    — мокрые, отлиты из специального
    чугуна
  • 4. Головки
    цилиндров

    — две, отлиты из серого
    специального чугуна
  • 5. Коленчатый
    вал

    — стальной кованый с привертными
    противовесами
  • 6. Число опор коленчатого вала
    — 5
  • 7. Материал
    поршня

    — алюминиевый сплав
  • 8. Число
    поршневых колец
  • компрессионных
    3
  • маслосъемных
    2
  • 9. Поршневые
    пальцы —
    плавающего типа
  • 10. Шатуны
    стальные кованные
  • 11. Маховик
    чугунный со
    стальным зубчатым венцом
  • Кривошипно-шатунный
    механизм состоит из

    :
  • — неподвижных деталей,
  • — подвижных деталей.
  • Неподвижные
    детали КШМ:
  1. Блок-картер.

  2. Гильзы цилиндров.

  3. Головки цилиндров.

  4. Крышки головок цилиндров.

  5. Крышка распределительных шестерен.

  6. Картер маховика.

  7. Крышки коренных подшипников.

  8. Поддон.

Подвижные
детали КШМ:

  1. Коленчатый вал

  2. Шатун

  3. Поршень.

  4. Поршневой палец.

  5. Поршневые кольца.

  6. Маховик.

Блок-картер
– является основной корпусной деталью
двигателя и служит основанием для
размещения и крепления механизмов и
систем двигателя.

Представляет собой
жесткую пространственную отливку из
низколегированного серого чугуна с
точно обработанными посадочными местами
для гильз цилиндров, вкладышей подшипников
коленчатого вала, втулок распределительного
вала и топливного насоса высокого
давления.

Отливка подвергается
искусственному старению для снятия
термических напряжений, что позволяет
блоку сохранить правильные геометрические
формы и размеры в процессе эксплуатации.
Блок растачивается в сборе с крышками
коренных опор, поэтому они не взаимозаменяемы
и устанавливаются в определенном
положении.

В
верхней части блок-картера под углом
90º расположены два ряда цилиндровых
гнезд с привалочными поверхностями под
головки цилиндров.

Правый ряд цилиндров
смещен относительно левого вперед на
35 мм, что обусловлено установкой двух
шатунов на общую шатунную шейку
коленчатого вала.

Читайте также:  Почему дизель плохо заводится «на холодную»

На привалочных
поверхностях под крепление головок
цилиндров выполнены литые отверстия
для прохода штанг толкателей, отверстия
для слива масла из полости клапанного
механизма головки, для перепуска воды
из водяной рубашки блока в головку
цилиндров.

  1. Картерное
    пространство блока цилиндров разделено
    поперечными перегородками на отсеки,
    в каждом из которых расположены по
    одному цилиндру левого и правого рядов.
  2. Внутри
    блока выполнены водяные каналы, масляные
    каналы системы смазки.
  3. В
    развале блока цилиндров расположены
    постели для установки топливного насоса
    высокого давления.

В нижней части
блока выполнены постели для установки
коленчатого вала. Снизу блок-картер
закрыт поддоном, который одновременно
служит емкостью системы смазки двигателя.

  • К переднему торцу
    блока болтами крепится литая крышка
    шестерен газораспределения и привода
    агрегатов.
  • К заднему торцу
    блока крепится картер маховика.
  • Гильзы
    цилиндров
    – служат полостью для осуществления
    рабочего цикла и являются направляющими
    для движения поршня.

Гильзы
цилиндров мокрые, толстостенные,
отливаются из специального чугуна с
перлитной структурой. Внутренняя
поверхность гильзы, называемая зеркалом
цилиндра, закаливается токами высокой
частоты и обрабатывается до чистоты с
высотой микро шероховатостей 0,2-0,5 мкм.

Для получения
оптимального зазора гильза-поршень
гильзы по внутреннему диаметру разделяются
на четыре размерные группы, обозначаемые
буквами А, АА, ААА, АААА. Обозначение
размерной группы наносится на верхнем
торце бурта гильзы. При комплектации
двигателя в каждый цилиндр устанавливаются
гильзы и поршни одной размерной группы.

  1. Наружная поверхность
    гильзы имеет два обработанных пояса,
    которыми гильза фиксируется в
    соответствующих расточках блока
    цилиндров.
  2. В
    нижнем поясе гильзы выполнены две
    канавки прямоугольного сечения, в
    которых устанавливаются резиновые
    уплотнительные кольца для предотвращения
    попадания охлаждающей жидкости из
    рубашки охлаждения в полость масляного
    картера двигателя.
  3. Головка
    цилиндров
    — служит для за­крытия рабочей полости
    цилиндров, а также основанием для
    размещения деталей газораспределительного
    механизма.

В
головке цилиндров размещены клапаны с
пружинами, коромысла клапанов, стойки
коромысел и форсунки. Для обеспечения
отвода тепла головка цилиндров имеет
водяную рубашку, сообщающуюся с рубашкой
блока.

Две
головки двигателя полностью взаимозаменяемы
и представляют собой цельные отливки
из низколегированного серого чугуна.
Головки цилиндров крепятся к блоку
шпильками.

Гайки крепления головок затягиваются
крутящим моментом 22-24 кгм на холодном
двигателе, на нагретом до нормальной
рабочей температуры двигателе момент
затяжки увеличивается до 24-26 кгм.

Стык
головки цилиндров и блока уплотняется
прокладкой с окантовками цилиндровых
отверстий и отверстий для прохода
охлаждающей жидкости.

Прокладка головки
цилиндров предназначена для уплотнения газового
стыка между головкой и блоком.
Изготавливается из асбостального листа
толщиной 1,4 мм.

Цилиндровые отверстия
прокладки имеют окантовку из листовой
стали, окантовки водяных отверстий
медные.

При установке и креплении головок
на двигатель следует учитывать, что
провкладка может быть установлена на
шпильки только в одном положении.

Головки
блока закрываются крышками. Крышки
головок цилиндров
– штампованные из листовой стали,
крепятся к головкам цилиндров винтами
с пластмассовыми головками. В одну из
крышек вварена маслоналивная горловина
для заправки двигателя маслом.

Крышка
распределительных шестерен
закрывает привод распределительного
вала и является гнездом для установки
элементов уплотнения носка коленчатого
вала. В полости между крышкой и передней
стенкой блока расположены передний
противовес системы уравновешивания
двигателя, шестерни привода топливного
насоса и механизма газораспределения.

К нижней плоскости крышки крепится
масляный поддон, а к верхней – верхняя
крышка блока. Отлита из алюминиевого
сплава. Крепится к блоку цилиндров
болтами с уплотнением стыка паронитовой прокладкой. С левой стороны крышки
имеется резьбо­вое отверстие для
установки масломерной линейки.

На
специальной площадке на пе­реднем
торце крышки нанесены метки для установки
угла опережения впрыска топлива.

Кожух
маховика
— закрывает полость мас­ляного картера
двигателя сзади. Отлит из специального
серого чугуна. Внизу имеет люк для
доступа к зубчатому венцу маховика при
выполнении регулировочных работ.

Крышки
коренных подшипников
— являются съемной частью коренных опор
и постелью для установки вкладышей
коренных подшипников коленчатого вала.

На задней коренной опоре с обеих сторон
выполнены цилиндрические выточки для
установки упорных полуколец коленчатого
вала, которые удерживают вал от осевых
смещений.

Крышки коренных подшипников
необходимо устанавливать строго в свои
гнезда и определенной сторо­ной, т.к.
они совместно с блоком обрабаты­ваются.

Каждая
крышка имеет порядковый номер опоры,
нумерация которых начинается от переднего
торца блока. Болты крепления крышек
коренных подшипников затягивают с
моментом 300-320 н.м. (30-32Кгм). Верхние и
нижние вкладыши коренных подшипников
не взаимозаменяемые.

Поддон
— закрывает картер двигателя снизу и
является резервуаром для хранения
масла. Стальной, штампованный, со сливной
маг­нитной пробкой.

Подвижные детали
КШМ

Поршень
— служит для восприятия давления газов
и осуществления вспомогательных тактов.
Изготовлен из высококремнистого
алюминиевого сплава.

Состоит:

  • днище;
  • головка;
  • юбка;
  • бобышки.

В днище поршня
выполнена тороидальной формы камера
сгорания, которая обеспечи­вает
равномерное распределение тепла от
днища к юбке поршня. Внутри поршня
имеются две бобышки с от­верстиями
под поршневой палец.

На верхней части
поверхности головки поршня и юбке
проточены канавки для установки
компрессионных и маслосъемных колец.
По окружности канавок, в которых размещены
маслосъемные кольца, просверлены
сквозные отверстия для отвода масла в
картер двигателя.

Поршни имеют четыре
размерные группы, обозначенные клеймами
А, АА, ААА, АААА на днищах поршней. Каждый
цилиндр двигателя при сборке комплектуется
поршнем и гильзой одной размерной
группы.

Поршневые
кольца
— обеспечивают герме­тичность рабочей
поверхности цилиндра, отвод теплоты от
головки поршня и удаления излишков
масла сзеркала
цилиндра. По своему назначению поршневые
кольца разделяются на компрессионные
и маслосъемные.

На каждом поршне
устанавливаются три компрессионных и
два маслосъемных кольца.

Компрессионные
кольца
изготавливаются из высокопрочного
чугуна трапецеидальной формы. Рабочая
поверхность верхнего компресси­онного
кольца покрыта слоем пористого хрома.
Два нижних компрессионных кольца покрыты
слоем олова для лучшей приработки колец
к гильзе. Компрессионные кольца скошенной
по­верхностью устанавливаются в
сторону днища (вверх), а замки смежных
колец на180°.

Маслосъемные
кольца
имеют прямоуголь­ное сечение. В
середине колец выполнено по 10 пазов для
прохода масла, снимаемого кольцами со
стенок цилиндра.

Поршневой
палец
— служит шарнирным со­единением между
поршнем и шатуном. Пустотелый, плавающего
типа, стальной. Наружная поверхность
пальца центрируется на глубину 1,0-1,4 мм.
и подвергается закалке и отпуску. Осевое
перемещение пальца ограничивается
стопорными кольцами. Поршневой палец
в поршень устанавливается с натягом.

Шатун
— передает усилия от поршневого пальца
на коленчатый вал и участвует в
осуществлении вспомогательных тактов.
Тип — стальной, кованый, двутаврового
се­чения, с косым разъемом и зубчатым
стыком.

Состоит:

  • тело шатуна;
  • верхняя неразъемная головка;
  • нижняя разъемная головка.

Крышка к нижней
головке шатуна крепится двумя болтами.
В верхнюю головку шатуна запрессована
бронзовая втулка, являющаяся подшипником
скольжения. В нижнюю головку шатуна
устанавливаются два взаимозаменяемых
вкладыша со стальным основанием, залитым
свинцовистой бронзой.

Вдоль тела шатуна
выполнен канал для подачи масла к
поршневому пальцу. На крышке и шатуне
со стороны короткого болта выбит
порядковый номер цилиндра. На стыке со
стороны длинного болта выбиты метки
спаренности.

При сборке шатуна с поршнем
смещение камеры в поршне должно быть
направлено в сторону высокой бобышки
нижней крышки шатуна.

Коленчатый
вал
— воспринимает усилия от шатунов и
преобразует его в крутящий мо­мент,
а также обеспечивает привод вспомо­гательных
механизмов и приборов. Тип: стальной,
штампованный, полноопорный.

Состоит из:

  • 5 коренных шеек;
  • 4 шатунных шеек;
  • шестерни привода распределительного вала;

— носка, хвостовика

Шатунные шейки
вала имеют внутренние полости, закрытые
заглушками, где масло подвергается
дополнительной центробежной очистке.
Полости шатунных шеек сообщаются
посредством наклонных каналов с
поперечными каналами в коренных шейках.

От осевых смещений
коленчатый вал удер­живается четырьмя
бронзовыми полукольцами. Носок и
хвостовик коленчатого вала уплотняются
резиновыми самоподвижными сальниками.

Маховик
уменьшает неравномерность вращения
коленчатого вала, выводит поршни из
мертвых точек и обеспечивает пуск
двигателя стартером. Отлит из серого
чугуна и крепится болтами к хвостовику
коленчатого вала.

Маховик фиксируется
относительно шеек коленчатого вала
штифтами. Зубчатый венец маховика служит
для пуска двигателя стартером.

На
наружной поверхности маховика имеется
12 радиальных отверстий для проворачивания
коленчатого вала при регулировках
двигателя, а также нанесены метки для
регулировки угла опережения впрыска
топлива.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector