2019-04-18 Устройство дизельного двигателя

Витютнев Николай Анатольевич
Опубликовано 17.04.2019 - 22:13 - Витютнев Николай Анатольевич

Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизеля:

Ра­бочий цикл че­тырех­так­тно­го ди­зеля, как и кар­бю­ратор­но­го, сос­то­ит из че­тырех пов­то­ря­ющих­ся так­тов: впуск, сжа­тие, ра­бочий ход и вы­пуск.

Од­на­ко этот про­цесс име­ет су­щес­твен­ные от­ли­чия, зак­лю­ча­ющи­еся в ха­рак­те­ре про­тека­ния, за­пол­не­нии ци­лин­дра све­жим за­рядом, спо­собе сме­се­об­ра­зова­ния и вос­пла­мене­ния го­рючей сме­си, так как у ди­зелей топ­ли­во по­да­ет­ся в ци­линдр не в ви­де го­товой го­рючей сме­си, а в мел­ко­рас­пы­лен­ном сос­то­янии.

 

Пер­вый такт — впуск (рис. 1.2, а). Пе­ред на­чалом впус­ка пор­шень 7 на­ходит­ся в ВМТ и на­чина­ет дви­жение к НМТ. Вы­пус­кной кла­пан 5 при этом зак­рыт. При уве­личе­нии ра­боче­го объема в ци­лин­дре 6 соз­да­ет­ся раз­ре­жение, и в не­го на­чина­ет пос­ту­пать воз­дух, пред­ва­рительно про­шед­ший че­рез воз­душный фильтр 3. В ци­лин­дре воз­дух сме­шива­ет­ся с не­большим ко­личес­твом от­ра­ботав­ших га­зов, ко­торые не выш­ли из ци­лин­дра при так­те вы­пус­ка. За­кан­чи­ва­ет­ся такт впус­ка в мо­мент при­хода пор­шня в НМТ. В это вре­мя зак­ры­ва­ет­ся впус­кной кла­пан 4. Ког­да за­кан­чи­ва­ет­ся впуск в ци­линдр чис­то­го воз­ду­ха, тем­пе­рату­ра в нем сос­тавля­ет 50…80°С (у прог­ре­того дви­гате­ля), дав­ле­ние — 90…95 кПа (0,9…0,95 кгс/см2).

Вто­рой такт — сжа­тие (рис. 1.2, б). Пос­ле окон­ча­ния так­та впус­ка и зак­ры­тия впус­кно­го кла­пана пор­шень на­чина­ет пе­реме­щаться от НМТ к ВМТ, сжи­мая чис­тый воз­дух. К кон­цу так­та в ре­зульта­те сжа­тия тем­пе­рату­ра воз­ду­ха сос­тавля­ет 600…700°С, а дав­ле­ние — 4…5 МПа (40…50 кгс/см2). Та­кое по­выше­ние тем­пе­рату­ры и дав­ле­ния обус­ловле­но вы­сокой сте­пенью сжа­тия у ди­зелей (16…20 и бо­лее). Вы­сокая тем­пе­рату­ра и дав­ле­ние не­об­хо­димы для вос­пла­мене­ния топ­ли­ва, впрыс­ки­ва­емо­го в ци­линдр дви­гате­ля в кон­це так­та сжа­тия на­сосом вы­соко­го дав­ле­ния 1 че­рез фор­сунку 2. Для на­деж­ной ра­боты дви­гате­ля тем­пе­рату­ра сжа­того воз­ду­ха в ци­лин­дре дол­жна быть зна­чительно вы­ше тем­пе­рату­ры са­мовос­пла­мене­ния топ­ли­ва.

Тре­тий такт — ра­бочий ход (рис. 1.2, в). В кон­це так­та сжа­тия, ког­да пор­шень не до­ходит до ВМТ на 15° ± 30′, счи­тая по обо­роту ко­лен­ча­того ва­ла, на­сос вы­соко­го дав­ле­ния впрыс­ки­ва­ет че­рез фор­сунку ди­зельное топ­ли­во под дав­ле­ни­ем по­ряд­ка 18…20 МПа (180…200 кгс/см2). Дав­ле­ние впрыс­ка топ­ли­ва дол­жно зна­чительно пре­вышать дав­ле­ние воз­ду­ха, сжа­того в ка­мере сго­рания, что­бы обес­пе­чить тон­кое рас­пы­ление топ­ли­ва и рас­пре­деле­ние его по объему ка­меры сго­рания. От ве­личи­ны дав­ле­ния впрыс­ка и фор­мы ка­меры сго­рания за­висит ка­чес­тво при­готов­ле­ния го­рючей сме­си. Струя топ­ли­ва при вы­ходе из рас­пы­ля­ющих от­вер­стий соп­ла дро­бит­ся на мел­кие час­ти­цы. Рас­пы­лению и быс­тро­му ис­па­рению топ­ли­ва спо­собс­тву­ет спе­ци­альная фор­ма ка­меры сго­рания, бла­года­ря ко­торой струя топ­ли­ва и воз­дух в ка­мере при­ходят в вих­ре­вое дви­жение. Под действи­ем вы­сокой тем­пе­рату­ры (600…700°С) про­ис­хо­дит са­мовос­пла­мене­ние ра­бочей сме­си. Часть ра­бочей сме­си сго­ра­ет при дви­жении пор­шня к ВМТ, т.е. в кон­це так­та сжа­тия, а дру­гая часть — при дви­жении пор­шня к НМТ. Об­ра­зу­ющи­еся при сго­рании га­зы соз­да­ют дав­ле­ние на дни­ще пор­шня (6…8 МПа (60…80 кгс/см2) при тем­пе­рату­ре 1800…2000°С). Пор­шень под дав­ле­ни­ем га­зов пе­реме­ща­ет­ся от ВМТ и со­вер­ша­ет ме­хани­чес­кую ра­боту. К кон­цу ра­боче­го хо­да тем­пе­рату­ра в ци­лин­дре сни­жа­ет­ся до 1100…1300°С, дав­ле­ние — до 300…400 кПа (3…4 кгс/см2).

Чет­вертый такт — вы­пуск (рис. 1.2, г). Ра­бочий ход за­кан­чи­ва­ет­ся, ког­да пор­шень до­ходит до НМТ и от­кры­ва­ет­ся вы­пус­кной кла­пан. От­ра­ботав­шие га­зы под действи­ем внут­ренне­го дав­ле­ния че­рез вы­пус­кной кла­пан, вы­пус­кную тру­бу и глу­шитель вы­ходят в ат­мосфе­ру. Пор­шень на­чина­ет дви­жение от НМТ к ВМТ, вы­тес­няя ос­та­точ­ные от­ра­ботав­шие га­зы. Впус­кной кла­пан при этом зак­рыт. В кон­це так­та вы­пус­ка тем­пе­рату­ра от­ра­ботав­ших га­зов сни­жа­ет­ся до 700…800°С, а дав­ле­ние — до 110…120 кПа (1,1…1,2 кгс/см2). При дальнейшем вра­щении ко­лен­ча­того ва­ла вы­шепе­речис­ленные так­ты пов­то­ря­ют­ся в той же пос­ле­дова­тельнос­ти.

https://eln.ktps24.ru/shellserver?id=3214&module_i...

 

Детали кривошипно-шатунного механизма:
Рис. 3.1.Детали кривошипно-шатунного механизма:
а — V-образного карбюраторного двигателя; б — V-образного дизеля; в — соединение головки цилиндра, гильзы, головки и блока цилиндров дизеля КамАЗ-740: 1 — крышка блока распределительных зубчатых колес; 2 — прокладка головки блока цилиндров;3 — камера сгорания; 4 — головка блока цилиндров; 5 — гильза цилиндра;6 и 19 — уплотнительные кольца; 7 — блок цилиндров; 8 — резиновая прокладка;9 — головка цилиндра; 10 — прокладка крышки; 11 — крышка головки цилиндра;12 и 13 — болты крепления крышки и головки цилиндра; 14 — патрубок выпускного коллектора; 15 — болт-стяжка; 16 — крышка коренного подшипника; 17 — болт крепления крышки коренного подшипника; 18 — стальное опорное кольцо; 20 — стальная прокладка головки цилиндра
 

Кри­вошип­но-ша­тун­ный ме­ханизм вос­при­нима­ет си­лу взры­ва го­рючих га­зов и прев­ра­ща­ет пря­моли­нейное воз­врат­но-пос­ту­пательное дви­жение пор­шня во вра­щательное дви­жение ко­лен­ча­того ва­ла. Весь кри­вошип­но-ша­тун­ный ме­ханизм (рис. 3.1) мож­но раз­де­лить на две большие груп­пы: не­под­вижных и под­вижных де­талей. К груп­пе не­под­вижных де­талей от­но­сят блок ци­лин­дров, от­ли­тый за од­но це­лое с вер­хним кар­те­ром; под­дон кар­те­ра дви­гате­ля; го­лов­ку бло­ка ци­лин­дров, меж­ду ко­торы­ми на­ходит­ся уп­лотня­ющая прок­ладка; крыш­ку рас­пре­дели­тельных зуб­ча­тых ко­лес. Меж­ду под­до­ном кар­те­ра, крыш­кой рас­пре­дели­тельных зуб­ча­тых ко­лес и бло­ком ци­лин­дров ук­ла­дыва­ют­ся уп­лотни­тельные прок­ладки.

К груп­пе под­вижных де­талей кри­вошип­но-ша­тун­но­го ме­ханиз­ма от­но­сят ко­лен­ча­тый вал с под­шипни­ками (вкла­дыша­ми), ша­туны с под­шипни­ками (вкла­дыши для ниж­них го­ловок и втул­ки для вер­хних го­ловок), пор­шни, пор­шне­вые кольца, пор­шне­вые пальцы (ус­та­нав­ли­ва­ют­ся на всех мо­делях дви­гате­лей) и ма­ховик. Обе груп­пы име­ют кре­пеж­ные де­тали.
 
Блок цилиндров

Блок ци­лин­дров яв­ля­ет­ся ба­зовой де­талью дви­гате­лей. На нем кре­пят и ус­та­нав­ли­ва­ют все ос­новные де­тали, а так­же ме­ханиз­мы и при­боры раз­личных сис­тем дви­гате­ля. Бло­ки ци­лин­дров дви­гате­лей сос­тавля­ют од­но це­лое с вер­хним кар­те­ром.

Ма­тери­алы. Бло­ки ци­лин­дров мо­гут из­го­тов­ляться из ле­гиро­ван­ных се­рых чу­гунов (дви­гате­ли ав­то­моби­лей Chevrolet Captiva, Hyundai Accent, Kia Rio, Renault Logan, Ford Focus, Chevrolet Niva, ЗИЛ-433100, Ка­мАЗ-5320 и всех мо­дифи­каций ВАЗ-2110, -21102, -21103, -2111, -2112 и др.) или из алю­мини­ево­го спла­ва (дви­гате­ли ав­то­моби­лей ИЖ-2126, ГАЗ-3307, -31029 и мо­дифи­каций се­мейства «ГА­Зель»: ГАЗ-2705, -3302, -33021, -33023, -33027, -330273 и др.). Для обес­пе­чения сох­раннос­ти ге­омет­ри­чес­ких форм и пре­дот­вра­щения ко­роб­ле­ния бло­ки ци­лин­дров пос­ле от­ливки под­верга­ют ис­кусс­твен­но­му ста­рению.

Бло­ки ци­лин­дров, от­ли­тые из чу­гуна, мо­гут из­го­тов­ляться вмес­те с ци­лин­дра­ми или иметь встав­ные гильзы ци­лин­дров.

Конс­трук­ция. Бло­ки ци­лин­дров (рис. 3.2), от­ли­тые из алю­мини­ево­го спла­ва, име­ют встав­ные гильзы ци­лин­дров (дви­гате­ли ав­то­моби­лей «ГА­Зель» всех мо­дифи­каций, ГАЗ-3307, ИЖ-2126 и др.). Гильзы ци­лин­дров мо­гут быть мок­ры­ми и су­хими. Гильза на­зыва­ет­ся мок­рой, ес­ли она не­пос­редс­твен­но омы­ва­ет­ся ох­лажда­ющей жид­костью. Су­хие гильзы кон­такта с ох­лажда­ющей жид­костью не име­ют.

Рис. 3.2.Блок цилиндров двигателя и его детали:
1 — блок цилиндров; 2 — картер сцепления; 3 — площадка для установки корпуса масляных фильтров с каналами подачи и слива масла; 4 — отверстия в блоке для установки гильз цилиндров; 5 — установочный штифт головки цилиндров; 6 — площадка для установки передней части впускного трубопровода с фильтром вентиляции картера и отверстием для заливки масла в картер; 7 — каналы для подачи охлаждающей жидкости от водяного насоса в блок цилиндров; 8 — правый магистральный канал для подачи масла к правому ряду толкателей и компрессору; 9 — левый магистральный канал для подачи масла к коренным подшипникам коленчатого вала и к левому ряду толкателей;10 — отверстие для установки распределительного вала; 11 — крышка распределительных шестерен; 12 — фланец для крепления центробежного датчика ограничителя числа оборотов коленчатого вала; 13 — отверстие для выхода носка коленчатого вала;14 — отверстие для подачи масла к компрессору; 15 — пробка отверстия для слива масла из компрессора; 16 — крышка переднего коренного подшипника коленчатого вала;17 — крышка среднего коренного подшипника коленчатого вала; 18 — крышка заднего коренного подшипника коленчатого вала; 19 — перегородка (лоток) поддона картера;20 — поддон картера двигателя; 21 — прокладка; 22 — нижняя крышка картера сцепления; 23 — площадка для крепления масляного насоса

Бло­ки ци­лин­дров V-об­разных дви­гате­лей име­ют слож­ное ус­тройство. К при­меру, блок ци­лин­дров дви­гате­ля ЯМЗ-740, от­ли­тый из спе­ци­ально­го чу­гуна с вы­соки­ми ме­хани­чес­ки­ми свойства­ми, внут­ри раз­де­лен на че­тыре от­се­ка, в каж­дом из ко­торых рас­по­лага­ет­ся по од­но­му ци­лин­дру из ле­вого и пра­вого ря­дов. Пе­рего­род­ки снаб­же­ны спе­ци­альны­ми си­ловы­ми реб­ра­ми и вмес­те с бо­ковы­ми стен­ка­ми кар­те­ра и ци­лин­дро­вой частью бло­ка соз­да­ют жес­ткую конс­трук­цию. В раз­ва­ле меж­ду ци­лин­дра­ми у V-об­разных дви­гате­лей (нап­ри­мер, мар­ки ЗИЛ) на­ходит­ся впус­кной тру­боп­ро­вод (рис. 3.3). На всех V-об­разных и ряд­ных дви­гате­лях вы­сокая жес­ткость бло­ка обес­пе­чива­ет­ся тем, что плос­кость разъема кар­те­ра и под­до­на кар­те­ра рас­по­лага­ет­ся зна­чительно ни­же оси ко­лен­ча­того ва­ла. Для пра­вильной ус­та­нов­ки гильз ци­лин­дров в ниж­ней час­ти бло­ка ци­лин­дров вы­пол­не­ны спе­ци­альные гнез­да, а на гильзах име­ют­ся ус­та­новоч­ные бур­ти­ки. В дви­гате­лях ав­то­моби­лей ЗИЛ-433100 и его мо­дифи­каций, ав­то­моби­лей Ка­мАЗ и дру­гих вер­хние края гильз цен­три­ру­ют­ся в спе­ци­альных гнез­дах бло­ка, в дви­гате­лях ав­то­моби­лей «ГА­Зель», «Вол­га», ГАЗ-3307 — прок­ладкой го­лов­ки бло­ка ци­лин­дров. Для хо­роше­го уп­лотне­ния вер­хний то­рец гильзы выс­ту­па­ет над по­лостью бло­ка на 0,02…0,01 мм. Что­бы пре­дот­вра­тить вы­тека­ние ох­лажда­ющей жид­кости че­рез ниж­ние кон­цы гильз ци­лин­дров, они уп­лотня­ют­ся прок­ладкой из мяг­кой ме­ди. У дви­гате­ля ав­то­моби­ля ЗИЛ-433100 по ниж­не­му по­садоч­но­му по­яс­ку гильзы уп­лотне­ны дву­мя кольца­ми из мас­ло­бен­зостойкой ре­зины и третьим вер­хним кольцом с ко­ничес­кой на­руж­ной по­вер­хностью, ко­торое слу­жит так­же для пре­дот­вра­щения ка­вита­ции. У дви­гате­ля ЯМЗ-740 ниж­ний по­яс гильзы уп­лотня­ет­ся дву­мя ре­зино­выми кольца­ми, ко­торые ус­та­нав­ли­ва­ют­ся в ка­нав­ках бло­ка.

Рис. 3.3.Впускной трубопровод V-образного двигателя:
1 — впускной трубопровод; 2 — отверстие для установки датчика указателя температуры воды; 3 — корпус клапана вентиляции картера; 4 — клапан вентиляции картера; 5 — труба вентиляции картера; 6 — площадка для крепления карбюратора; 7 — отверстие для подключения к системе стационарного отопителя; 8 — фланец для выпускного патрубка системы охлаждения; 9 — выпускной патрубок системы охлаждения;10 — фильтр системы вентиляции картера; 11 — маслоналивной патрубок вентиляции картера; 12 — площадка для крепления маслоналивного патрубка; 13 — отверстие для присоединения трубки подачи охлаждающей жидкости в компрессор; 14 — канал подачи нагретой охлаждающей жидкости во впускной трубопровод; 15 — каналы подачи горючей смеси в цилиндры; 16 — прокладка впускной трубы; 17 — маслоуловитель системы вентиляции картера; 18 — отверстие для крепления крана отопителя кабины

В пе­рего­род­ках и стен­ках кар­те­ра вы­пол­не­ны ар­ки, ко­торые яв­ля­ют­ся вер­хни­ми пос­те­лями для ко­рен­ных под­шипни­ков (вкла­дышей) ко­лен­ча­того ва­ла. Крыш­ки ко­рен­ных под­шипни­ков съем­ные и кре­пят­ся к ар­кам с по­мощью бол­тов. Вдоль кар­те­ра вы­пол­не­ны глав­ные мас­ля­ные ма­гис­тра­ли. Для под­во­да мас­ла к ко­рен­ным под­шипни­кам ко­лен­ча­того ва­ла, опор­ным шейкам рас­пре­дели­тельно­го ва­ла и де­талям кла­пан­но­го ме­ханиз­ма в пе­рего­род­ках и стен­ках кар­те­ра прос­верле­ны ка­налы. По всей вы­соте ци­лин­дров сде­ланы про­токи для ох­лажда­ющей жид­кости, бла­года­ря че­му обес­пе­чива­ет­ся от­вод теп­ла от ци­лин­дров, пор­шней и пор­шне­вых ко­лец, сни­жа­ет­ся тем­пе­рату­ра мо­тор­но­го мас­ла и уменьша­ет­ся опас­ность де­фор­ма­ции бло­ка от не­рав­но­мер­но­го наг­ре­ва. Для под­во­да ох­лажда­ющей жид­кости в ру­баш­ку ох­лажде­ния го­ловок бло­ка име­ют­ся спе­ци­альные от­вер­стия, уп­лотня­емые прок­ладка­ми го­ловок бло­ка. В дви­гате­лях с рас­пре­дели­тельным ва­лом, рас­по­ложен­ным внут­ри кар­те­ра, име­ют­ся так­же по­лос­ти для про­хода штанг тол­ка­телей.

В дви­гате­лях с V-об­разным рас­по­ложе­ни­ем ци­лин­дров один из ря­дов сме­щен впе­ред от­но­сительно дру­гого, что не­об­хо­димо для ус­та­нов­ки двух ша­тунов на об­щую ша­тун­ную шейку ко­лен­ча­того ва­ла. В дви­гате­ле ЯМЗ-740 сме­щен впе­ред пра­вый ряд, а в дви­гате­ле ЗИЛ-645 — ле­вый ряд.

Сни­зу кар­тер зак­рыт под­до­ном, ко­торый од­новре­мен­но яв­ля­ет­ся ре­зер­ву­аром для за­паса мо­тор­но­го мас­ла. Вни­зу под­до­на вы­пол­не­но от­вер­стие для сли­ва мас­ла, зак­ры­ва­емое проб­кой.

Меж­ду под­до­ном и кар­те­ром ус­та­нов­ле­на прок­ладка. В под­до­не име­ют­ся пе­рего­род­ки для уменьше­ния плес­ка­ния мас­ла.

https://eln.ktps24.ru/shellserver?id=3214&module_i...

Гильзы цилиндров

Гильзы ци­лин­дров ра­бота­ют в очень тя­желых ус­ло­ви­ях. Осо­бен­но это от­но­сит­ся к их вер­хней внут­ренней час­ти, не­дос­та­точ­но сма­зыва­емой, пос­кольку сю­да мас­ло не про­пус­ка­ет­ся пор­шне­выми кольца­ми. Во вре­мя ра­боче­го хо­да в вер­хней час­ти ци­лин­дра сго­ра­ет ра­бочая смесь и тем­пе­рату­ра по­выша­ет­ся до 2000…2500°С. Го­рение соп­ро­вож­да­ет­ся вы­деле­ни­ем про­дук­тов окис­ле­ния: ок­си­дов уг­ле­рода и азо­та, уг­ле­кис­ло­го и сер­нисто­го га­зов, па­ров во­ды и дру­гих ве­ществ. Па­ры во­ды, по­падая на не­защи­щен­ную по­вер­хность, вы­зыва­ют кор­ро­зию. Кро­ме то­го, кон­денсат во­ды рас­тво­ря­ет про­дук­ты окис­ле­ния (ди­ок­си­ды) с об­ра­зова­ни­ем кис­ло­ты, что спо­собс­тву­ет еще большей кор­ро­зии сте­нок ци­лин­дров.

В вер­хней час­ти ци­лин­дра наб­лю­да­ют­ся рез­кие пе­репа­ды дав­ле­ния. При так­те впус­ка дав­ле­ние там ни­же ат­мосфер­но­го, в на­чале ра­боче­го хо­да оно мо­жет дос­ти­гать 3…4 МПа (30…40 кгс/см2), а при де­тона­ции ра­бочей сме­си — 10…15 МПа (100…150 кгс/см2). Та­кими же зна­чительны­ми яв­ля­ют­ся пе­репа­ды тем­пе­ратур. При так­те впус­ка внут­ренняя по­вер­хность ци­лин­дра об­ду­ва­ет­ся хо­лод­ным воз­ду­хом тем­пе­рату­рой 40…80°С, од­на­ко че­рез ко­рот­кий про­межу­ток вре­мени тем­пе­рату­ра мо­жет воз­расти до 2000…2500°С. Все это при­водит к на­руше­нию струк­ту­ры ме­тал­ла и уве­личе­нию из­но­са. Хо­тя воз­дух, пос­ту­па­ющий в ци­лин­дры, пред­ва­рительно фильтру­ет­ся, нез­на­чительное ко­личес­тво пы­ли мо­жет про­никать внутрь ци­лин­дров. Там пыль сме­шива­ет­ся с мас­лом, прев­ра­ща­ясь в аб­ра­зив­ную мас­су, вы­зыва­ющую ин­тенсив­ный из­нос ци­лин­дров, осо­бен­но их вер­хней час­ти. Это­му спо­собс­тву­ет и пе­рек­ла­дыва­ние вер­хне­го ком­прес­сорно­го кольца при пе­рехо­де че­рез ВМТ.

Для уменьше­ния из­но­са не­об­хо­димо тща­тельно фильтро­вать воз­дух, сле­дить за гер­ме­тиза­ци­ей впус­кно­го трак­та, при­менять чис­тые мас­ло и бен­зин, не до­пус­кать ра­боту дви­гате­ля с пе­рег­ре­вом или пе­ре­ох­лажде­ни­ем. Все это пре­дох­ра­ня­ет зер­ка­ло ци­лин­дров от преж­девре­мен­но­го из­но­са. У ди­зелей, кро­ме то­го, наб­лю­да­ет­ся виб­ра­ция гильз ци­лин­дров, воз­ни­ка­ющая при пе­рехо­де пор­шня че­рез ВМТ, т.е. при пе­реме­щении (пе­рек­ладке) его с од­ной сто­роны ци­лин­дра на дру­гую. Меж­ду пор­шнем и зер­ка­лом ци­лин­дра есть за­зор, и пе­рек­ладка пор­шня про­ис­хо­дит с уда­ром, что вы­зыва­ет виб­ра­цию и, как следс­твие, его ка­вита­ци­он­ное раз­ру­шение.

У кар­бю­ратор­ных дви­гате­лей ка­вита­ци­он­ное раз­ру­шение ци­лин­дров поч­ти не про­ис­хо­дит из-за меньших зна­чений дав­ле­ния во вре­мя ра­боче­го хо­да.

Для уменьше­ния из­но­са вер­хней час­ти ци­лин­дров в не­кото­рых дви­гате­лях (ЗИЛ-130, ГАЗ-24 и т.д.) зап­рессо­выва­ли ко­рот­кие (дли­на 50 мм) встав­ки из осо­бо проч­но­го а­ус­те­нит­но­го чу­гуна. Сов­ре­мен­ные дви­гате­ли та­ких вста­вок в ци­лин­драх не име­ют.

Гильзы ци­лин­дров от­ли­ва­ют из спе­ци­ально­го чу­гуна с пер­литной струк­ту­рой. Ра­бочая по­вер­хность гильзы про­ходит за­кал­ку то­ками вы­сокой час­то­ты, тща­тельно шли­фу­ет­ся и по­лиру­ет­ся. Дви­гате­ли, име­ющие ци­лин­дры, из­го­тов­ленные в ви­де смен­ных мок­рых гильз, про­ще ре­мон­ти­ровать и экс­плу­ати­ровать. Ци­лин­дры, от­ли­тые как еди­ное це­лое с бло­ком, ре­мон­ти­ровать слож­нее, так как при вы­ходе из строя од­но­го ци­лин­дра (нап­ри­мер, в слу­чае за­дира зер­ка­ла ци­лин­дра) при­ходит­ся рас­та­чивать и шли­фовать все ци­лин­дры.

Головки цилиндров

Го­лов­ки бло­ка ци­лин­дров зак­ры­ва­ют ци­лин­дры, яв­ля­ясь их крыш­ка­ми. Они мо­гут от­ли­ваться из ле­гиро­ван­но­го чу­гуна (дви­гате­ли ЗИЛ-635, Д-245.12) или алю­мини­ево­го спла­ва (дви­гате­ли ав­то­моби­лей «Жи­гули», «Вол­га», «ГА­Зель»). Для пре­дот­вра­щения ко­роб­ле­ния и сня­тия ос­та­точ­ных нап­ря­жений го­лов­ки при из­го­тов­ле­нии под­верга­ют ис­кусс­твен­но­му ста­рению. Го­лов­ки вы­пол­ня­ют об­щи­ми для це­лого ря­да ци­лин­дров у ряд­ных и V-образ­ных дви­гате­лей (кро­ме дви­гате­лей ав­то­моби­ля Ка­мАЗ, у ко­торых го­лов­ки де­ла­ют­ся раз­дельны­ми на каж­дый ци­линдр).

Го­лов­ки ци­лин­дров на каж­дый ци­линдр луч­ше от­во­дят теп­ло­ту, но у них ус­ложне­но ус­тройство при­вода кла­панов, зат­рудне­на гер­ме­тиза­ция со­еди­нений впус­кных и вы­пус­кных труб. Каж­дая го­лов­ка зак­ры­ва­ет­ся от­дельно ли­той алю­мини­евой крыш­кой, под ко­торой ус­та­нов­ле­на уп­лотни­тельная прок­ладка из мас­лостойкой ре­зины с проб­ко­вой крош­кой. На ниж­ней при­валоч­ной плос­кости го­лов­ки про­точе­на кольце­вая ка­нав­ка, в ко­торой зап­рессо­вано стальное кольцо. При креп­ле­нии го­лов­ки это кольцо вжи­ма­ет­ся в прок­ладку, де­фор­ми­руя ее, и этим соз­да­вая на­деж­ный га­зовый стык. От­вер­стие для про­хода мас­ла и ох­лажда­ющей жид­кости из бло­ка ци­лин­дров в го­лов­ку, а так­же го­лов­ка по кон­ту­ру уп­лотне­ны спе­ци­альной ре­зино­вой прок­ладкой.

Конс­трук­ция. Са­мую прос­тую конс­трук­цию име­ют го­лов­ки ци­лин­дров дви­гате­лей с ниж­ним рас­по­ложе­ни­ем кла­панов. Эти го­лов­ки име­ют ру­баш­ки ох­лажде­ния; кро­ме то­го, в них на­ходят­ся ка­меры сго­рания и от­вер­стия для ус­та­нов­ки све­чей за­жига­ния.

Нес­колько бо­лее слож­ную конс­трук­цию име­ют го­лов­ки ци­лин­дров, вы­пол­ненные для все­го ря­да ци­лин­дров. Кро­ме ка­мер сго­рания они име­ют ка­налы для под­во­да го­рючей сме­си и от­во­да от­ра­ботав­ших га­зов, гнез­да впус­кных и вы­пус­кных кла­панов. Они из­го­тав­ли­ва­ют­ся из чу­гуна и зап­рессо­выва­ют­ся в те­ло го­лов­ки. Кро­ме то­го, в них вы­пол­не­ны гнез­да для ус­та­нов­ки све­чей за­жига­ния или фор­су­нок, зап­рессо­ваны нап­равля­ющие втул­ки кла­панов и ус­та­нов­ле­ны оси ко­ромы­сел для от­кры­тия кла­панов. В го­лов­ке бло­ка име­ют­ся во­дяные ру­баш­ки, от­вер­стия для про­хода штанг, ка­налы для под­во­да мас­ла и ка­налы для со­об­ще­ния ру­баш­ки ох­лажде­ния го­лов­ки бло­ка с ру­баш­кой ох­лажде­ния бло­ка ци­лин­дров.

Го­лов­ки ци­лин­дров из алю­мини­ево­го спла­ва улуч­ша­ют от­вод теп­ло­ты и да­ют воз­можность по­высить сте­пень сжа­тия на 0,2…0,3 еди­ницы без опас­ности по­яв­ле­ния де­тона­ции ра­бочей сме­си.

Фор­ма ка­меры сго­рания. Конс­трук­ция го­лов­ки бло­ка ци­лин­дров во мно­гом за­висит от фор­мы ка­меры сго­рания и рас­по­ложе­ния кла­панов. Фор­ма ка­меры сго­рания ока­зыва­ет большое вли­яние на ха­рак­тер про­тека­ния ра­боче­го про­цес­са, а имен­но, сме­се­об­ра­зова­ние, сго­рание ра­бочей сме­си, сте­пень сжа­тия в дви­гате­ле. Фор­ма ка­меры сго­рания и мес­то ее вы­пол­не­ния за­висят от топ­ли­ва, на ко­тором ра­бота­ют дви­гате­ли. У кар­бю­ратор­ных дви­гате­лей ка­меры сго­рания вы­пол­ня­ют­ся, как пра­вило, в го­лов­ке бло­ка, у ди­зелей — в го­лов­ке пор­шня. У не­кото­рых кар­бю­ратор­ных дви­гате­лей в дни­щах пор­шней вы­пол­ня­ют­ся уг­лубле­ния для уве­личе­ния объема ка­мер сго­рания (дви­гатель ЗМЗ-4061).

На­ибольшее рас­простра­нение в кар­бю­ратор­ных дви­гате­лях по­лучи­ли ка­меры сго­рания по­лус­фе­ричес­кие (рис. 3.4, схе­ма II) и кли­новые (схе­ма III). При ниж­нем рас­по­ложе­нии кла­панов ка­меры сго­рания име­ют Г-об­разную фор­му (схе­ма IV).

Рис. 3.4.Формы камеры сгорания:
а — карбюраторных двигателей; б — дизелей; I — цилиндрическая; II — полусферическая; III — клиновая; IV — смещенная (Г-образная); V и VI — неразделенные; VII и VIII — разделенные; 1 — клапан; 2 — свеча зажигания; 3 — поршень; 4 — камера сгорания; 5 — форсунка; 6 — предкамера; 7 — основная камера; 8 — вихревая камера

На ди­зелях при­меня­ют­ся не­раз­де­лен­ные ка­меры сго­рания (схе­мы V и VI) и раз­де­лен­ные (схе­мы VII и VIII).

Не­раз­де­лен­ные ка­меры сго­рания вы­пол­ня­ют­ся в го­лов­ке пор­шня. Им при­да­ет­ся фор­ма, обес­пе­чива­ющая за­вих­ре­ние впрыс­ки­ва­емо­го топ­ли­ва, что не­об­хо­димо для ус­ко­рения рас­пы­ления и ис­па­рения, а сле­дова­тельно, бо­лее пол­но­го сго­рания топ­ли­ва. В ка­меру сго­рания вклю­ча­ет­ся так­же объем, зак­лю­чен­ный меж­ду дни­щем пор­шня и ниж­ней плос­костью го­лов­ки бло­ка при на­хож­де­нии пор­шня в вер­хней мер­твой точ­ке.

Раз­де­лен­ные ка­меры сго­рания име­ют слож­ное ус­тройство. Фор­сунки 5 в них ус­та­нав­ли­ва­ют­ся в пред­ка­мере 6 или в вих­ре­вой ка­мере 8. Впрыск и вос­пла­мене­ние топ­ли­ва про­ис­хо­дит в пред­ка­мере или вих­ре­вой ка­мере, из ко­торых в ви­де го­ряще­го фа­кела оно по­да­ет­ся в ос­новную ка­меру сго­рания 7. Та­кое ус­тройство ка­мер сго­рания обес­пе­чива­ет бо­лее пол­ное сго­рание топ­ли­ва, но ус­ложня­ет конс­трук­цию го­лов­ки.

При рас­по­ложе­нии рас­пре­дели­тельных ва­лов на го­лов­ке бло­ка для них вы­пол­ня­ют­ся пять опор под шейки. Опо­ры вы­пол­ня­ют­ся разъем­ны­ми. Вер­хняя по­лови­на на­ходит­ся в кор­пу­сах под­шипни­ков. От­вер­стия в опо­рах об­ра­баты­ва­ют в сбо­ре с кор­пу­сами под­шипни­ков, по­это­му они нев­за­имо­заме­ня­емы.

Го­лов­ки ци­лин­дров раз­личных мо­делей име­ют свои осо­бен­ности. Так, го­лов­ки ци­лин­дров дви­гате­лей ЗМЗ-4061 и -4063 от­ли­ты из алю­мини­ево­го спла­ва и яв­ля­ют­ся об­щи­ми для всех ци­лин­дров. Ка­налы для впус­кных и вы­пус­кных кла­панов вы­пол­не­ны раз­дельно: для восьми впус­кных кла­панов — спра­ва, а для восьми вы­пус­кных — сле­ва.

Рас­по­ложе­ние кла­панов. Гнез­да для кла­панов рас­по­лага­ют­ся в два ря­да от­но­сительно про­дольной оси дви­гате­ля. Каж­дый ци­линдр име­ет по два гнез­да для впус­кных кла­панов и по два — для вы­пус­кных. Сед­ла для кла­панов встав­ные. Из­го­тав­ли­ва­ют­ся они из жа­роп­рочно­го чу­гуна вы­сокой твер­дости. Для зап­рессов­ки се­дел го­лов­ки наг­ре­ва­ют до тем­пе­рату­ры 160…175°С, а сед­ла ох­лажда­ют до -40…-45°С. В та­ком сос­то­янии сед­ла сво­бод­но встав­ля­ют­ся в гнез­да, а пос­ле урав­ни­вания тем­пе­ратур обес­пе­чива­ет­ся на­деж­ная по­сад­ка сед­ла в гнез­до. За­тем ме­талл го­лов­ки с по­мощью спе­ци­альной оп­равки до­пол­ни­тельно об­жи­ма­ет­ся вок­руг сед­ла. Втул­ки кла­панов из­го­тав­ли­ва­ют­ся из чу­гуна и встав­ля­ют­ся в го­лов­ку с на­тягом. Фас­ки в сед­лах и от­вер­стия во втул­ках об­ра­баты­ва­ют в сбо­ре с го­лов­кой. Све­чи за­жига­ния ус­та­нав­ли­ва­ют­ся в цен­тре ка­мер сго­рания.

Для уп­лотне­ния го­лов­ки и бло­ка меж­ду ни­ми ста­вит­ся прок­ладка из ас­бесто­вого по­лот­на, ар­ми­рован­но­го ме­тал­ли­чес­ким кар­ка­сом и пок­ры­того гра­фитом. Все от­вер­стия в прок­ладке так­же окан­то­ваны ме­тал­лом.

Свер­ху го­лов­ки вы­пол­не­ны два ря­да гнезд под опор­ные шейки впус­кно­го и вы­пус­кно­го рас­пре­дели­тельных ва­лов. Крыш­ки гнезд из­го­тов­ля­ют­ся из алю­миния, от­дельно на каж­дое гнез­до, кро­ме пер­вой. Крыш­ка для пе­ред­них опор­ных ше­ек рас­пре­дели­тельных ва­лов яв­ля­ет­ся об­щей и снаб­же­на плас­тмас­со­выми упор­ны­ми флан­ца­ми, удер­жи­ва­ющи­ми рас­пре­дели­тельные ва­лы от осе­вого пе­реме­щения.

Крыш­ки опор рас­та­чива­ют­ся в сбо­ре с го­лов­кой и нев­за­имо­заме­ня­емы. На бо­быш­ках кры­шек для впус­кно­го рас­пре­дели­тельно­го ва­ла вы­бива­ют­ся но­мера «1», «2», «3» и «4», на крыш­ках опор вы­пус­кно­го рас­пре­дели­тельно­го ва­ла со­от­ветс­твен­но но­мера «5», «6», «7» и «8». От­счет на­чина­ет­ся от об­щей крыш­ки для опор пе­ред­них ше­ек.

Пра­вильное по­ложе­ние го­ловок на бло­ке ци­лин­дров обес­пе­чива­ет­ся дву­мя ус­та­новоч­ны­ми штиф­та­ми — втул­ка­ми, зап­рессо­ван­ны­ми в блок.

https://eln.ktps24.ru/shellserver?id=3214&module_i...