Кривошипно-шатунный механизм дизеля

их фиксацией друг относительно друга. Такая фиксация осуществляется, например, за счет треугольных шлицев 2 на стыкуемых плоскостях обеих деталей (см. рис. 2.29,г), применением ступенчатого стыка (рис. 2.29,в), использованием штифтов 1, а также «чистыми» болтами

(рис. 2.29,б).

Шатунные болты и гайки изготовляют из легированной стали марок 40ХН, I8ХНBA, 20ХНЗА, 40ХНМА и подвергают закалке и отпуску, обеспечивая их твердость на уровне 35…40 НRС. В зависимости от принятой конструкции головки шатуна могут применяться болты с гайкой (рис. 2.29,а и б) или болты, заворачиваемые в тело шатуна (рис. 2.29,в и г). «Чистые» болты (рис. 2.29,б) имеют в средней части шлифованный поясок, которым болт устанавливается в сопрягаемые детали с натягом. Во избежание проворачивания болта при затягивании гайки его головку делают со срезом — лыской, упирающейся во фрезеровку в теле шатуна.

Резьба на болтах и гайках выполняется с мелким шагом, что снижает вероятность их самоотвинчивания. Сила затяжки гайки шатунного болта контролируется по его удлинению с помощью скобы с индикатором, ножка которого опирается на шлифованную поверхность Б (рис. 2.29,б), либо (в случае применения косого разъёма кривошипной головки) — по величине момента затяжки, определяемого с помощью динамометрического ключа.

Кривошипная группа. Эту группу составляют коленчатый вал в сборе с маховиком, противовесами, шестернями привода механизма газораспределения, вспомогательных агрегатов и уравновешивающих валов, шкивом ременного привода вспомогательных агрегатов, демпфером крутильных колебаний вала, маслоотражательными кольцами и т.д.

Коленчатый вал преобразует качательное движение шатунов дизеля во вращательное движение, воспринимает крутящие моменты, создаваемые его коленами, и передает суммарный момент через сцепление трансмиссии трактора. Действующие на вал нагрузки от давления газа и инерционных сил, изменяющиеся за цикл по величине и направлению, вызывают растяжение, сжатие, скручивание и изгиб его элементов. Такие тяжелые условия работы вала дополняются высокой скоростью скольжения его опорных шеек относительно подшипников.

Основными требованиями, предъявляемыми к коленчатому валу, являются его жесткость, износостойкость, сопротивление усталости, коррозионная стойкость и технологичность.

Наиболее распространенным способом получения заготовок валов является их горячая штамповка из стали 45Х, 45Г2, 50Г,

studfile.net

Кривошипно-шатунный механизм дизеля

их фиксацией друг относительно друга. Такая фиксация осуществляется, например, за счет треугольных шлицев 2 на стыкуемых плоскостях обеих деталей (см. рис. 2.29,г), применением ступенчатого стыка (рис. 2.29,в), использованием штифтов 1, а также «чистыми» болтами

(рис. 2.29,б).

Шатунные болты и гайки изготовляют из легированной стали марок 40ХН, I8ХНBA, 20ХНЗА, 40ХНМА и подвергают закалке и отпуску, обеспечивая их твердость на уровне 35…40 НRС. В зависимости от принятой конструкции головки шатуна могут применяться болты с гайкой (рис. 2.29,а и б) или болты, заворачиваемые в тело шатуна (рис. 2.29,в и г). «Чистые» болты (рис. 2.29,б) имеют в средней части шлифованный поясок, которым болт устанавливается в сопрягаемые детали с натягом. Во избежание проворачивания болта при затягивании гайки его головку делают со срезом — лыской, упирающейся во фрезеровку в теле шатуна.

Резьба на болтах и гайках выполняется с мелким шагом, что снижает вероятность их самоотвинчивания. Сила затяжки гайки шатунного болта контролируется по его удлинению с помощью скобы с индикатором, ножка которого опирается на шлифованную поверхность Б (рис. 2.29,б), либо (в случае применения косого разъёма кривошипной головки) — по величине момента затяжки, определяемого с помощью динамометрического ключа.

Кривошипная группа. Эту группу составляют коленчатый вал в сборе с маховиком, противовесами, шестернями привода механизма газораспределения, вспомогательных агрегатов и уравновешивающих валов, шкивом ременного привода вспомогательных агрегатов, демпфером крутильных колебаний вала, маслоотражательными кольцами и т.д.

Коленчатый вал преобразует качательное движение шатунов дизеля во вращательное движение, воспринимает крутящие моменты, создаваемые его коленами, и передает суммарный момент через сцепление трансмиссии трактора. Действующие на вал нагрузки от давления газа и инерционных сил, изменяющиеся за цикл по величине и направлению, вызывают растяжение, сжатие, скручивание и изгиб его элементов. Такие тяжелые условия работы вала дополняются высокой скоростью скольжения его опорных шеек относительно подшипников.

Основными требованиями, предъявляемыми к коленчатому валу, являются его жесткость, износостойкость, сопротивление усталости, коррозионная стойкость и технологичность.

Наиболее распространенным способом получения заготовок валов является их горячая штамповка из стали 45Х, 45Г2, 50Г,

studfile.net

Кривошипно-шатунный механизм дизельного двигателя TDI 2.0л/125кВт

Коленчатый вал

Так как мощность двигателя была увеличена до 125 кВт, увеличились нагрузки на коленчатый вал. По этой причине было решено устанавливать на двигатель усиленный кованый коленчатый вал.  На валу установлено четыре противовеса вместо восьми. Этим достигнуто уменьшение его веса. В данной  конструкции  коленчатого вала снижена максимальная нагрузка на вкладыши подшипников.

Поршни

В данной конструкции поршня отсутствуют выборки под клапаны на днище, чем удалось  свести к минимуму огневой пояс между маслосъёмным кольцом и днищем поршня и улучшить процесс завихрения в цилиндре, которое оказывает большое влияние на качество смеси.

За счет применения более плоских тарелок клапанов и изменения седел клапанов, удалось отказаться от выборок под клапаны.

 Модуль балансирных валов

Данный модуль применяется только в автомобиле Passat  при продольной установке двигателя.  Он расположен под коленчатым валом в масляном поддоне.  В движение модуль приводится от коленчатого вала через зубчатые колеса.  В модуль интегрирован масляный насос Duocentric.

Модуль балансирных валов состоит их литого чугунного корпуса, двух валов, которые вращаются в противоположном направлении, привода из косозубых зубчатых колес, а также встроенного масляного насоса Duocentric.  Привод работает таким образом, что балансирные валы вращаются с удвоенной частотой вращения коленчатого вала.

В зубчатом зацеплении боковой зазор регулируется с помощью слоя, напыленное  на промежуточное зубчатое колесо. Слой этот в процессе обкатки двигателя снашивается и обеспечивает заданный боковой зазор в зубчатом зацыплении.

avtoclic.ru

Стучит дизельный двигатель: возможные причины

Появление посторонних звуков в процессе работы дизельного двигателя является признаком неисправностей. Дизель может стучать по разным причинам, начиная от вышедших из строя подшипников привода навесного оборудования до проявления детонационных взрывов топлива в цилиндрах. Перед началом ремонта дизельного двигателя  можно попытаться самостоятельно диагностировать причину стуков и шумов для более точного определения поломки.

Читайте в этой статье

В дизеле застучали шатуны или коленвал

Стук шатунов является признаком серьезной поломки, которая означает необходимость капитального ремонта дизельного мотора. Такой «шатунный стук» дизеля отличается от аналогичной неисправности бензинового мотора.

Поршни в дизельных агрегатах во время совершения возвратно-поступательного движения почти вплотную приближаются к ГБЦ. Появление стука означает, что произошло увеличение зазора в шатунной шейке коленчатого вала, в результате чего верх поршня слегка «утыкается» в головку блока цилиндров. Второй причиной стука может быть раскрутившаяся гайка шатуна. По своей природе звук напоминает глухие металлические удары, которые также возникают при неправильно выставленном ремне ГРМ, который проскочил на один «зуб».

Диагностировать неисправность путем поочередного отключения питания на каждый цилиндр (применяется при диагностике аналогичных неисправностей на бензиновых агрегатах) не получится. Коленвал все равно будет вращаться, а поршень продолжит касаться ГБЦ. Ездить на дизельном моторе, в котором стучит шатун, категорически запрещено. Автомобиль необходимо доставить в сервис на буксире или эвакуаторе для расточки коленвала, замены вкладышей и т.д.

Стуки коленвала дизеля наиболее отчетливо проявляются «на холодную», когда моторное масло еще не успело в полной мере добраться до подшипников по масляным каналам. С прогревом проблема немного маскируется, коленвал может стучать менее интенсивно на определенных оборотах. На холодном моторе звук металлический, ритмичный и приглушенный в режиме холостого хода. С набором оборотов ритмичность возрастает, стук становится более звонким.

Застучать коленвал может по причине возникновения слишком больших зазоров, которые появляются в коренных или шатунных подшипниках. Стучать коленчатый вал начинает в результате изношенных шеек и/или вкладышей.

К увеличению зазоров и износу приводит эксплуатация мотора на грязном масле или смазке низкого качества, несвоевременная замена моторного масла в дизеле. Стучать коленчатый вал может после попадания в масло излишнего количества топлива в результате повреждений БЦ или ГБЦ, а также рабочей жидкости из системы охлаждения двигателя.

Также распространенной причиной стука дизеля является засорение масляного фильтра, так как частицы металла и мусор вместе с маслом попадают в подшипники колневала.  Исправный фильтрующий элемент хорошо очищает масло, но при снижении пропускной способности открывается клапан и грязное масло свободно идет в двигатель без фильтрации.

Стук коленвала дизельного двигателя может появиться в результате падения давления масла и нехватки смазки, которая подается к подшипникам. К такой неисправности может привести неправильная работа маслонасоса системы смазки двигателя, забитый масляный фильтр, который конструктивно не имеет клапана для прямой подачи масла в обход фильтрующего элемента.

Изредка бывает забит масляный канал. Застучать коленчатый вал может даже после непродолжительной езды с критически низким уровнем масла в картере двигателя. В таких случаях стук коленвала сопровождается загоранием сигнальной аварийной лампы давления масла на панели приборов (при условии исправности датчика давления масла и указателя на приборной панели)

Наличие царапин или шершавой поверхности в области шейки вала после проведения ремонтных работ также может являться причиной стуков дизеля после сборки. Если шейки вала или постели вкладышей стали овальными сверх нормы, тогда  колневал будет стучать.

Перед установкой нового вала (или после восстановления старого) необходимо в обязательном порядке обмерять каждую шейку микрометром. Это делается для того, чтобы проверить нахождение показателя овальности в допустимых пределах до максимум 0,005 мм.

Стуки распределительного вала дизельного мотора

Распредвал дизеля имеет приглушенный стук, который различается на начальной стадии в момент запуска холодного мотора. Стук распредвала по ритмичности ровно в два раза меньше по частоте сравнительно с аналогичной частотой стуков коленчатого вала. В тот момент, когда моторное масло дойдет до подшипников, стук исчезает. Обычно это занимает около 3 секунд.

Причиной такого стука распредвала являются его изношенные подшипники. Причины износа по своей природе аналогичны факторам, которые приводят к стуку коленчатого вала дизельного двигателя: нехватка смазки, грязное моторное масло, недостаточное давление в системе смазки, царапины на распредвале. По мере увеличения износа распредвал будет стучать и на прогретом дизельном моторе.

Эксплуатировать двигатель с такой неисправностью определенное время можно, но только при условии того, что конструктивно в ГРМ отсутствуют гидрокомпенсаторы. Наличие компенсаторов приведет к ускоренному износу и дальнейшим поломкам в результате езды со стуками распредвала.

Дело в том, что стучащий распредвал будет немного перемещаться. Смещение вала вверх и вниз приведет к тому, что в зоне работы гидрокомпенсатора и сопряженных с ним деталей образуется  выработка, нарушаются зазоры. Итогом станет то, что гидрокомпенсатор без должного зазора будет приоткрывать клапан.

Результатом станет падение компрессии, возникнут сложности с запуском ДВС, у дизеля пропадет мощность, повысится расхода дизельного топлива. Низкая компрессия понизит температуру в цилиндрах, двигатель будет работать неустойчиво, что вызовет активное нагарообразование и локальные перегревы, а также может привести к прогару поршня и клапанов.

Клапана ГРМ могут стучать в результате увеличенных зазоров. На моторах с гидрокомпенсаторами стук может быть вызван также износом самих компенсаторов или возникать в результате их недостаточного наполнения моторным маслом. Стук звонкий, частота стука аналогична стуку распредвала. Если фазы газораспределения не выставлены, тогда поршень может доставать до  клапана.

 Детонационные стуки

Ранний топливный впрыск на дизельных двигателях вызывает детонационное сгорание рабочей топливно-воздушной смеси. Детонация приводит к стукам, грубой и жесткой работе дизеля. Под понятием детонации понимается нарушение нормального процесса горения солярки в камере сгорания.

Детонация означает не сгорание топлива, а взрыв. Вся порция топливной смеси сгорает моментально. Давление на поршень, который еще не добрался до верхней мертвой точки, резко возрастает. Также в результате детонации образуется ударная волна, которая отражается от поршня, разрушает сам поршень и кольца.

Рекомендуем также прочитать статью об устройстве дизельных топливных форсунок. Из этой статьи вы сможете узнать о конструктивных особенностях и разновидностях инжекторов, которые используются в системах питания дизельного мотора.

Взрывы в цилиндрах вызывают характерные детонационные звуки дизельного двигателя. Главными признаками детонации в дизеле выступает металлический (относительно звонкий) стук в цилиндрах, двигатель троит, перегревается ГБЦ, снижается мощность. Еще одной причиной детонации дизеля может быть неисправность дизельных форсунок, ТНВД (топливный насос высокого давления). Излишнее обеднение смеси приводит к подобным взрывам в камере сгорания.

Суммируем возможные причины

Как видно, в дизеле могут стучать клапаны газораспределительного механизма или шкивы на коленчатом валу. Если дизель стучит  после ремонта, в результате которого менялась прокладка ГБЦ, тогда может появиться звук, похожий на стук клапанов. Дело в том, что после обтяжки головки отверстие под поршень в прокладке может стать меньше в диаметре. Стук возникает от того, что поршень доходит до ВМТ и касается выступающей части прокладки своей головкой. Результатом может стать то, что прокладка головки блока цилиндров дизельного двигателя окажется пробита.

На дизельных моторах отчетливо слышны стуки ТНВД. Для дизельных  агрегатов эти стуки различимы в режиме холостого хода, характерным  является стук плунжерных пар ТНВД. Диагностику насоса необходимо осуществлять силами специалистов, которые проверяют устройство на специальном стенде.

Дизель, оборудованный гидрокомпенсаторами клапанных зазоров, может стучать по причине неисправности указанных гидрокомпенсаторов. К такому стуку приводят  неполадки системы смазки, езда на застаревшем или некачественном моторном масле. Если стук гидрокомпенсаторов сильный только «на холодную», но уходит с прогревом, тогда это указывает на необходимость скорой замены компенсаторов и чистки ДВС.

Еще одной причиной стука дизельного двигателя может выступать слабое натяжение зубчатого приводного ремня или цепи ГРМ. Неисправность чаще проявляется с ростом оборотов, когда возникают вибрации. Ременной привод может касаться защитного кожуха, создавая громкий звук. Вибрации цепи приводят к повышенному шуму в процессе работы мотора.

Стук может проявиться тогда, когда поршень достает до клапанов в  результате нарушенных фаз газораспределения. Поршень также может вызывать характерные металлические стуки и в результате касания головки блока цилиндров. Это может происходить после установки прокладки несоответствующей толщины, которая еще дополнительно продавливается после обтяжки.

Читайте также

• Стук в двигателе на холодную

  Почему холодный двигатель может стучать: различные неисправности. Анализ характера стука в силовом агрегате: звонкий, металлический, приглушенный и т.д.

krutimotor.ru

Как устроен и для чего служит кривошипно-шатунный механизм? 7 основных неисправностей, которые могут возникнуть в его работе

Если у вас есть автомобиль, то с вероятностью 99.99%, в нём есть кривошипно-шатунный механизм (КШМ). Его нет только в «чистых» электромобилях, а также автомобилях с роторно-поршневым двигателем, а также в газотурбинных двигателях. Все остальные автомобильные двигатели внутреннего сгорания построены именно на базе КШМ, и неважно, дизельные они или бензиновые. Данная система передаёт энергию горения рабочей смеси через коленчатый вал и далее трансмиссию на колёса автомобиля, преобразуя возвратно-поступательное (туда и обратно) движение поршней в цилиндрах мотора во вращательное движение коленчатого вала.

Содержание статьи

Устройство механизма

Классический кривошипно-шатунный механизм был известен ещё в Древнем Риме. Использовался похожий принцип в Римской пилораме, только там вращение, под воздействием течения реки, водяного колеса превращалось в возвратно-поступательное движение пилы.

В паровых машинах также использовался КШМ, похожий на использующийся сейчас в автомобильных двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Только в нём поршень был соединён с шатуном через шток и цилиндр низкого давления. Схожая конструкция используется иногда в ДВС и по сей день.

В так называемых крейцкопфных двигателях поршень жёстко соединён с крейцкопфом – деталью, движущейся по неподвижным направляющим в одном измерении, как и поршень, через шток, а далее по привычной схеме – шатун с коленвалом. Это позволяет увеличить рабочий ход поршня, а иногда делает цилиндр двусторонним, в таких конструкциях добавлена ещё одна камера сгорания. Такой тип КШМ применяется чаще всего в судовых дизелях и другой крупной технике.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из двух основных групп деталей – подвижных и неподвижных:

1. К подвижным частям КШМ относятся следующие детали: поршни, которые вместе с кольцами и пальцами объединены в поршневую группу, шатуны, коленчатый вал (в просторечном сокращении — коленвал), подшипники коленвала и маховик.
2. Неподвижные – это картер, объединённый с блоком цилиндров, гильзы цилиндров, головка блока цилиндров. Также к ним относятся поддон (нижний картер), полукольца коленвала, картер маховика и сцепления, а также кронштейны и детали крепежа.

Иногда выделяют и цилиндропоршневую группу, в которую входит поршневая и гильза цилиндра.

Блок цилиндров

Блок цилиндров сейчас неотделим от картера блока. Так, кстати, было не всегда – на старых двигателях (у «Запорожца», например) они могли быть изготовлены раздельно. Именно картер вместе с блоком цилиндров – основной узел конструкции двигателя автомобиля.

Внутри блока и происходит вся полезная работа двигателя. К блоку цилиндров крепятся внизу — нижний картер (поддон), сверху — головка блока, сзади — картер маховика, топливная, выпускная системы и другие детали двигателя. Сам блок прикреплён к шасси автомобиля через специальные «подушки».

Материал, из которого изготовлена эта важная часть двигателя – чаще всего либо алюминий, либо чугун. На спортивных автомобилях могут применяться и композитные материалы. В блок запрессованы съёмные гильзы, которые облегчают ход поршней и ремонтопригодность блока – то есть его расточку под «ремонтные» поршни и кольца. Гильзы делают из чугуна, стали или композитных сплавов. Существует два вида гильз:

• «сухие» — когда внешняя поверхность гильз не омывается охлаждающей жидкостью;
• «мокрые» — когда гильзу снаружи охлаждает поток жидкости.

Каждый вариант имеет свои достоинства и недостатки.

Поршни

Поршень – это металлическая деталь, которая имеет форму стакана, и в некоторых автопредприятиях водители и автослесари со стажем старые поршни, очищенные от нагара, в качестве стаканов и использовали. Однако основное его предназначение, естественно, не в этом, а для того, чтобы преобразовывать потенциальную энергию давления и термическую энергию температуры газов в кинетическую энергию вращения коленчатого вала в момент рабочего хода.

Во время тактов впуска он служит в качестве насоса, затягивающего воздух или горючую смесь, в ходе такта сжатия сжимает её, а в ходе такта выпуска — помогает удалению отработанных газов. Во время рабочего хода (точнее, чуть раньше) смесь воспламеняется (или форсунка впрыскивает топливо на дизельных двигателях), и горящие газы давят на поршень, заставляя его выполнять работу по преобразованию термической энергии в кинетическую.

Поршень современного автомобильного двигателя выполнен чаще всего из сплавов на основе алюминия. Они обеспечивают хороший отвод лишнего тепла, к тому же довольно лёгкие.

Составные части поршня автомобильного двигателя – это днище, уплотняющяя часть и юбка. Поршень соединяется с шатуном при помощи находящегося в юбке пальца. Для обеспечения плотности соединения поршня со стенкой цилиндра применяются поршневые кольца.

Поршневые кольца

Это плоские незамкнутые (с разъёмом в несколько десятых долей миллиметра) стальные или чугунные кольца, надеваемые в специальные канавки на уплотнительную часть поршня. Они служат для нескольких целей:

1. Уплотнение. Качественные, неизношенные кольца повышают компрессию (давление в цилиндре).
2. Теплопередача. Компрессионные кольца передают лишнее тепло гильзе цилиндра, предотвращая перегрев двигателя.
3. Не пропускают моторное масло из картера в камеру сгорания, но оставляют на стенках гильзы небольшой слой масла для смазки цилиндра. Самое нижнее кольцо называется маслосъёмным. Его конструкция специально разработана под эту задачу.

Поршневые пальцы

Поршневой палец нужен для того, чтобы связать поршень с шатуном. Он находится во внутренней части юбки поршня и представляет собой металлический цилиндр, отдалённо похожий на палец (отсюда и название). Шатун не крепится жёстко на пальце, ведь надо обеспечивать максимально ровную передачу крутящего момента от поршня к шатуну и далее. Выполнены пальцы обычно из легированной стали.

Пальцы делятся на фиксированные и плавающие. Фиксированный жёстко прикреплён к юбке поршня, и двигается на нём только шатун, а плавающий палец как в поршневой юбке, и на шатуне может крутиться. Сейчас в конструкциях автомоторов преобладают плавающие пальцы, обеспечивающие более полную и плавную передачу крутящего момента и снижающие нагрузку на детали КШМ.

Шатун

Для того, чтоб передать крутящий момент с поршня на коленвал, служит шатун, соединяющий две этих важных детали. Для того, чтобы ремонт шатуна не вызывал особых трудностей, в нём применяются специальные вкладыши, фактически разборный подшипник скольжения, хотя в некоторых двигателях с малой скоростью вращения коленвала по-прежнему применяются баббитовые вкладки, а в быстроходных моторах в обеих головках шатуна (как нижней, так и верхней) установлены подшипники качения. По форме шатун похож на рычаг или гаечный ключ с двутавровым сечением. Его верхняя, обычно неразъёмная головка соединяет его с пальцем поршня, а нижняя, разъёмная соединяет шатун с коленчатым валом. Делают шатуны чаще всего из легированной, иногда из углеродистой стали.

Коленчатый вал

Коленчатый вал, или сокращённо коленвал – одна из важнейших деталей мотора, впрочем, лишних деталей не бывает. Он имеет форму вала с «искривлениями» в сторону, к которой через оси прикреплены шатуны двигателя. Он состоит из следующих деталей:

1. Шейки. Они нужны для того, чтобы закрепить коленвал на картере и шатуны на нём. Подразделяются на коренные и шатунные. На коренных крепится к картеру сам коленчатый вал, на шатунных шейках к коленвалу крепятся шатуны.
2. Щёки – они и являются своего рода «коленями» коленчатого вала, именно они крутятся вокруг оси коленчатого вала. Щёки коленвала соединяют коренные и шатунные шейки.
3. Передняя выходная часть вала. К ней присоединены шкивы отбора мощности для привода через ремень, цепь или шестерни распредвала, системы охлаждения генератора и других агрегатов.
4. Задняя выходная часть вала. Она соединена с маховиком и служит для отбора мощности для «основного предназначения» автомобиля – для движения.

В конструкции коленчатого вала также предусмотрены дополнительные детали, например, противовесы, предназначенные для компенсации вибраций вала, возникающих при ударных нагрузках.

Коленчатые валы чаще всего изготавливаются либо из стали, либо из высококачественного лёгкого чугуна. Чугунные коленвалы изготавливаются при помощи литья, стальные – при помощи штамповки.

Картер двигателя

Картер, отливаемый вместе с блоком цилиндров – основная деталь двигателя автомобиля, можно сказать, что рама двигателя. Именно на картере закреплены основные части двигателя, в нём крутится коленчатый вал, в цилиндрах двигаются поршни и происходит непосредственный процесс превращения энергии сгорания топлива в энергию вращения колёс вашего автомобиля.

Ещё картер является основным местом для размещения моторного масла, которое смазывает двигатель. Для хранения масла также предназначен поддон – нижняя часть картера.

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма

Во время основного такта работы автомобильного двигателя – рабочего хода (расширения), горящие газы давят на поршень, а тот двигается вниз — от верхней мёртвой точки к нижней, тем самым передавая энергию посредством пальца и шатуна на коленчатый вал. Шатун может ограниченно поворачиваться и вокруг оси пальца поршня, и вокруг шатунной шейки коленвала, и таким образом поступательное движение поршня превращается во вращательное.

Стоит заметить, что при остальных тактах коленчатый вал через шатун, наоборот, сообщает возвратно-поступательное движение поршню. Где он его берёт? Из «рабочих» цилиндров, энергии коленвала и маховика, а при запуске – стартера.

Неисправности, возникающие при работе КШМ и их причины

Неполадки и поломки в кривошипно-шатунном механизме могут произойти в самых разных его узлах. Чтобы свести риск возникновения этих неприятностей до минимума, необходимо знать, отчего они происходят. Чаще всего это нагар на деталях и их износ. Наиболее часто происходят поломки КШМ от использования некачественного автомобильного топлива и масла. Особенно это чревато для дизелей, которые требовательны к качеству горюче-смазочных материалов, что может вывести из строя не только КШМ. Редкая смена масла, несвоевременная замена топливных, воздушных и масляных фильтров – всё это также несёт потенциальную угрозу поломок. Может послужить причиной неисправности перегрев двигателя, а также утечка и снижение уровня моторного масла в двигателе.

Перегрев двигателя может привести даже к заклиниванию. Чтобы этого не случилось, заливайте качественную охлаждающую жидкость и следите за состоянием системы охлаждения.

Бывает, что проблема в системе питания или в зажигании. Тогда смесь сгорает не полностью или неравномерно.

Ещё одна распространённая причина поломок – это использование некачественных запчастей. Не покупайте фейк и пользуйтесь услугами проверенных автосервисов.

Перечень неисправностей КШМ

Главные неприятности, которые могут случится с кривошипно-шатунным механизмом:

1. Как шатунные, так и коренные шейки коленчатого вала подвержены износу и механическим повреждениям.
2. Износ, механические повреждения и даже расплавление могут угрожать и вкладышам (подшипникам) шеек коленвала.
3. «Болезни» поршневых колец – это закоксовывание не до конца сгоревшими продуктами горения (углеводороды окисляются только до углерода), их залегание и даже поломки, что может привести к фатальным последствиям.
4. Цилиндропоршневая группа также подвержена износу. В современных «движках» это не так заметно, всё-таки они созданы по последнему слову техники, но у каждой детали имеется конечный ресурс.
5. На днище поршня может отложиться нагар.
6. В деталях могут появиться трещины, они могут прогореть, обломиться и даже расплавиться.
7. Двигатель может даже заклинить.

Признаки наличия неисправностей в работе КШМ

Могут насторожить посторонние стуки в двигателе. Возможно, это связано с детонацией или вам попалось не слишком качественное топливо. Последствия как детонации, так и некачественного топлива могут быть печальными. Звук при детонации более звонкий, а вот глухой звук может свидетельствовать о том, что износились шейки коленвала. Если же он совсем звонкий и происходит не только при резком увеличении оборотов (например, если вы быстро тронулись с места), то вполне возможно, что вкладыши шейки коленвала начинают плавиться. Возможно, причиной масляное голодание, но так или иначе – в сервис.

Также многое может сказать дым из двигателя. Если он сизый, то значит, что в камеру сгорания попадает масло. Возможно, виной тому маслосъёмные колпачки ГРМ, а возможно, проблема в поршневых кольцах. Накопление нагара на поршнях и цилиндрах приводит к увеличению трения и повышенному износу деталей. Если проблема в кольцах, то будет снижена компрессия, хотя понижение компрессии может быть связано и с другими причинами.

Обслуживание КШМ

Прежде всего, общие советы: «машина любит ласку, чистоту и смазку». Следует вовремя проверять уровень масла, не допускать перегрева двигателя и заправляться только качественным горючим. Серьёзные проблемы с КШМ решаются только в автосервисе. Разумеется, есть автолюбители, которые самостоятельно могут расточить цилиндр до ремонтного размера, но это всё же характерно для не самых новых автомобилей.

В «закоксованных» двигателях можно провести раскоксовку, которая делается как с разбором двигателя, так и при помощи специальных средств – без такового. Однако, подобные манипуляции лучше доверить профессионалам. Соблюдайте сроки ТО.

Заключение

Кривошипно-шатунный механизм – это важнейший агрегат в автомобиле. От его функционирования зависит состояние всего автомобиля и настроение его владельца. Следите за его технической исправностью, и двигатель будет работать долго, радуя вас мощностью и экономичностью.

auto-gl.ru

Конструкция основных узлов дизельных двигателей

Современный дизельный двигатель представляет собой сложный агрегат, состоящий из ряда отдельных механизмов, систем и устройств. Конструкция дизельного двигателя зависит от его назначения, мощности, области применения и т.д. В любом двигателе можно выделить следующие основные узлы: остов, кривошипно-шатунный механизм, механизм газораспределения и продувочные и наддувочные устройства (рис. 23).

Остов двигателя поддерживает и направляет движущиеся детали, воспринимает все усилия при работе двигателя; представляет собой совокупность неподвижных деталей двигателя – фундаментной рамы, картера, цилиндров, крышек цилиндров, анкерных связей, шпилек и болтов, стягивающих эти детали.

Фундаментная рама является основанием остова, предназначена для укладки коленчатого вала и служит емкостью для сбора масла, вытекающего из узлов смазывания двигателя. Рама нагружена массой двигателя, силами давления газов, силами инерции поступательного движения и вращающихся масс; Если двигатель оборудован навешенными механизмами (водяными, масляными, топливоподкачивающими насосами), то они монтируются на переднем конце рамы; Рамовые подшипники являются опорой для шеек коленчатого вала;

Картер служит для соединения цилиндров с фундаментной рамой, образует закрытое пространство для размещения кривошипно-шатунного механизма (КШМ). Детали картера подвергаются растяжению от действия максимальной силы давления газов и сжатию усилием предварительной затяжки, а также изгибающим усилиям в крейцкопфных двигателях;

Рабочие цилиндры – это часть двигателя, где осуществляется рабочий цикл. Цилиндр состоит из рубашки и вставной втулки. Во втулке движется поршень и протекают рабочие процессы. Рубашка является опорой для втулки и образует полости для ее охлаждения. Цилиндры устанавливают на верхнюю обработанную плоскость станины или картера и закрепляют шпильками или анкерными связями.

Крышка рабочего цилиндра закрывает и уплотняет рабочий цилиндр и образует вместе с поршнем и втулкой камеру сгорания; на крышку действуют усилия от затяжки крышечных шпилек и переменного давления газов, а также высокая тепловая нагрузка; крышки двухтактных дизелей имеют более простую конструкцию из-за отсутствия клапанов;

Кривошипно-шатунный механизм воспринимает усилие от давления газов и преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Основными деталями КШМ в крейцкопфных двигателях являются поршень, шток поршня, крейцкопф, шатун, коленчатый вал; в тронковых двигателях – поршень, поршневой палец, шатун, коленчатый вал.

Поршень воспринимает силу давления газов и передает ее через шатун на коленчатый вал. В тронковых двигателях он выполняет роль ползуна, управляет газообменом в двухтактных дизелях; днище поршня воспринимает давление и теплоту горячих газов, ограничивает и формирует камеру сгорания. Форма днища поршня зависит от примененного способа смесеобразования, расположения камеры сгорания и типа продувки. Поршень уплотняется в цилиндре поршневыми кольцами – компрессионными и маслосъемными. Компрессионные кольца уплотняют рабочий зазор, отводят теплоту от поршня к стенкам цилиндра, маслосъемные кольца регулируют количество масла, удаляя его излишки с зеркала цилиндра;

Шатун соединяет поршень или поперечину крейцкопфа с коленчатым валом, обеспечивает перемещение поршня при совершении вспомогательных ходов; шатун подвергается действию силы от давления газов, сил инерции поступательно движущихся масс и сил инерции, возникающих при качании шатуна;

Группа коленчатого вала – сюда входят следующие узлы двигателя: коленчатый вал, противовесы, распределительная шестерня или звездочка, шестерни привода навешенных вспомогательных механизмов, узел осевой фиксации, демпфер, маховик. Коленчатый вал относится к числу наиболее ответственных, напряженных и дорогостоящих деталей. При работе двигателя вал нагружается силами давления газов, силами инерции движущихся возвратно-поступательно и вращающихся деталей. Для уравновешивания центробежных сил коленчатые валы снабжаются противовесами. Если вспомогательные механизмы, обеспечивающие работу дизеля, приводятся во вращение от коленчатого вала самого двигателя, то раздача мощности на механизмы производится от коробки приводов. Отбор мощности производится на механизмы газораспределения, топливные, масляные насосы и насосы системы охлаждения. Для обеспечения равномерности вращения коленчатого вала двигателя применяются маховики.

Механизм газораспределения открывает и закрывает впускные и выпускные органы в соответствии с принятыми фазами газообмена. Механизм газораспределения состоит из рабочих клапанов и деталей, передающих им движение от коленчатого вала двигателя – шестерен, распределительных валов, толкателей, штанг, рычагов. Конструкция механизма газораспределения зависит от конструкции самого дизельного двигателя. Как правило, применяются следующие типы газораспределения: клапанное, золотниковое и комбинированное.

Клапанное газораспределение применяется в четырехтактных дизелях всех типов и в качестве привода выпускных клапанов в двухтактных дизелях при клапанно-щелевой схеме газообмена (рис. 24).

Привод верхних клапанов может осуществляться непосредственно от распределительного вала или через промежуточные детали в виде толкателей, штанг, коромысел, рычагов, траверс. Расположение распределительного вала при этом может быть как верхним над крышкой блока цилиндров (рис. 24.а – г), так и нижним – вдоль блока цилиндров (рис. 24.д). Верхние клапаны дают возможность получить компактную камеру сгорания цилиндрической, конической или сферической формы, благоприятной для смесеобразования и сгорания топлива. Верхнее расположение клапанов типично для различного рода дизельных двигателей. При нижнем расположении клапанов (рис. 24.е) упрощается устройство головки цилиндров и механизма привода клапанов, уменьшается число деталей механизма газораспределения и высота самого двигателя. При этом клапаны могут располагаться как с одной, так и с обеих сторон блока цилиндров.

Золотниковое (бесклапанное) газораспределение осуществляется поступательно движущимися или вращающимися золотниками, а также золотниками, совершающими одновременно поступательное и угловое перемещения. При золотниковом газораспределении можно обеспечить большие проходные сечения для газов и бесшумную работу двигателя. В двухтактных дизелях в роли золотниковой пары выступает сам поршень и окна во втулках цилиндра.

К продувочным и наддувочным устройствам для зарядки цилиндров двигателя относятся: продувочные насосы (в двухтактных дизелях), наддувочные агрегаты, детали приводов, ресиверы продувочного и наддувочного воздуха, охладители воздуха, воздушные фильтры.

Литература

Судовые энергетические установки. Дизельные и газотурбинные установки. Болдырев О.Н. [2003]

Похожие статьи

mirmarine.net

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Рабочий цикл авто с дизельным двигателем отличается тем, что при такте впуска в цилиндр двигателя поступает очищенный  воздух, а не горючая смесь, как в карбюраторном двигателе.

Первый такт — впуск.

Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, через открытый впускной клапан в цилиндр поступает очищенный воздух (из-за разрежения, создаваемого поршнем). Воздух перемешивается с небольшим количеством оставшихся от предыдущего цикла отработавших газов, температура повышается и в конце такта впуска достигает 300—320 К, а давление  0.08—0.09 МПа. Коэффициент наполнения цилиндра 0,9 и выше, т. е. больше, чем у карбюраторного двигателя.

Работа четырехтактного одноцилиндрового дизельного  двигателя:

а — впуск воздуха; б — сжатие; в — рабочий ход; г — выпуск отработавших газов; 1— цилиндр; 2 — топливный насос, 3 — поршень: 4 — форсунка, 5 — впускной клапан, 6 — выпускной клапан

Второй такт — сжатие.

Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты. Давление и температура воздуха увеличиваются и в конце такта составляют соответственно 3—5 МПа и 800—900 К. Степень сжатия регламентируется исправностью деталей КШМ и равна 17—21.

Третий такт — рабочий ход.

В конце такта сжатия (20—30 градусов угла поворота коленчатого вала ло прихода поршня в ВМТ) с помощью насоса через форсунку в цилиндр под высоким давлением (15—20 МПа) в мелкораспыленном виде впрыскивается порция топлива. Топливо от соприкосновения с нагретым воздухом испаряется, его пары перемешиваются с нагретым воздухом и воспламеняются. При сгорании топлива, вследствие подвода большого количества теплоты, резко увеличиваются лишение и температура образовавшихся газов. В начале такта расширения давление газов составляет 7—8 МПа. а температура 2100—2300 К. Под действием давления поршень перемешается от ВМТ к НМТ, совершая полезную работу. Объем цилиндра увеличивается, давление и температура газов снижаются и при подходе поршня к НМТ составляют 0,2-0,4 МПа .

Четвертый такт — выпуск.

Поршень перемещается от НМТ к ВМТ. Через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются через выпускной трубопровод в окружающую среду. В конце такта выпуска давление газов равно 0,11 -0,12 МПа, температура 850—1200.  После этого рабочий цикл дизеля повторяется.
В двухтактных двигателях время, отводимое на рабочий цикл, используется более полно, так как процессы выпуска и впуска совмещены по времени с процессами сжатия и рабочего хода. Рабочий цикл происходит за 360 градусов (один оборот коленчатого вала).

При движении поршня от ВМТ к НМТ одновременно происходят процессы расширения и выпуска с продувкой цилиндра, а при обратном движении от НМТ к ВМ1 впуск и сжатие. Изменения параметров цикла (давление и температура) соответствуют изменениям параметров четырехтактного двигателя.
Сравнение рабочих циклов четырех- , двухтактных двигателей показывает, что при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения коленчатого вала мощность двухтактных двигателей выше в 1.5—1,7 раза. Он проще по конструкции и компактнее.
К недостаткам двухтактного двигателя следует отнести ограниченное время газообмена, что ухудшает очистку цилиндра от отработавших газов, увеличивает потери части свежею заряда, снижает экономичность.

Работа дизельного двигателя, подробнее

www.autoezda.com