Кривошипно-шатунный механизм
Кривошипно-шатунный механизм воспринимает силу давления газов и преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Состоит он из блока цилиндров, картера, поршней с кольцами и пальцами, шатунов, коленчатого вала, подшипников, маховика, головки и крышки головки блока (рис.1).
Рис.1. Детали кривошипно-шатунного механизма:
1 – картер, 2 – блок цилиндров, 3 – гильза, 4 – головка цилиндров, 5 – коленчатый вал, 6 – маховик, 7 – венец, 8 – компрессионные кольца, 9 – маслосъемные кольца, 10 – поршень, 11 – стопорное кольцо, 12 – поршневой палец, 13 – шатун, 14 – болт, 15 – вкладыши, 16 – нижняя крышка шатуна, 17 – гайка, 18 – шплинт.
Отлитый из алюминиевого сплава или серого чугуна, блок цилиндров (рис.1) является базовой деталью двигателя. В нем в виде вставных чугунных гильз установлены цилиндры. Цилиндры выполняют ответственную функцию, так как в них совершается рабочий процесс и одновременно они являются направляющими для поршня. Внутренняя, тщательно обработанная часть цилиндра называется зеркалом, а полость, образованная между наружной стенкой цилиндра и блоком, водяной рубашкой. Гильзы свободно устанавливаются в гнезде блока и уплотняются снизу резиновыми или медными кольцами, а сверху прокладкой головки блока.
Головку цилиндра отливают из алюминиевого сплава (для лучшего теплообмена). В горловине имеются углубления, образующие камеру сгорания, с резьбовыми отверстиями для свечей. Плотность прилегания головки к блоку обеспечивается металлоасбестовой прокладкой.
У двигателей с жидкостным охлаждением стенки камер сгорания окружены рубашкой охлаждения.
Картер является основанием для крепления деталей кривошипно-шатунного и распределительного механизмов, а также для защиты этих деталей от влияния окружающей среды. Стоит он из нижней части (поддон) и верхней, выполненной в одной отливке с блоком. В поперечных перегородках, усиленные ребрами, располагаются коренные подшипники коленчатого вала и сверления для опорных шеек распределительного вала. Между верхним картером и поддоном устанавливается уплотнительная прокладка.
Поршни передают силу давления газов через шатун коленчатому валу и выполняют вспомогательные такты. Верхняя часть поршня называется головкой. По ее окружности проточены канавки, в которые установлены поршневые кольца. Цилиндрическая часть (юбка) служит направляющей частью поршня. Отливают поршень из алюминиевого сплава. Чтобы предотвратить заклинивание поршня, которое возможно при нагреве, в цилиндре устанавливают с небольшим зазором, а на направляющей части делают разрезы. Для предотвращения стука поршней при холодном двигателе направляющую часть (юбку) выполняют в виде эллипса, бо́льший диаметр которого располагается перпендикулярно оси поршневого кольца. Для лучшей приработки и уменьшения износа направляющая часть поршней покрывается тонким слоем олова.
В зависимости от назначения различают компрессионные и маслосъемные поршневые кольца. Компрессионные кольца препятствуют прорыву газов из цилиндра в картер. Маслосъемные удаляют излишки масла со стенок цилиндров. Кольца изготавливают из чугуна или стали. Место разрыва кольца называют замком. На поршнях современных карбюраторных двигателей устанавливают по одному маслосъемному и несколько компрессионных колец, замки которых должны быть направлены в разные стороны.
Поршневой палец – стальной пустотелый валик, соединяющий поршень с шатуном. Осевое перемещение пальца ограничивается стопорными кольцами, установленными в специальных канавках бобышек поршня.
Шатун соединяет поршень с коленчатым валом и передает давление газов при рабочем ходе от поршня к коленчатому валу, а при вспомогательных тактах наоборот. Шатун – это стальной двутавровый стержень с верхней неразъемной и нижней разъемной головками. В верхнюю головку, где установлен палец, впрессована бронзовая втулка. В нижней разъемной головке, охватывающей шейку коленчатого вала, установлены тонкостенные вкладыши. Обе части нижней головки соединяются болтами с гайками, которые шплинтуются.
Коленчатый вал воспринимает усилие, передаваемое от поршней через шатуны, и преобразует его в крутящий момент, который через маховик передается трансмиссии. Коленчатые валы отливаются из легированного чугуна или куются из стали. Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, соединенных щеками с противовесами, которые уменьшают на коленчатом валу действие сил инерции. На переднем конце вала крепят распределительную шестерню (или звездочку), шкив привода вентилятора, а в торец – храповик (для пуска двигателя рукояткой). К фланцу заднего конца коленчатого вала крепят маховик. Осевые перемещения коленчатого вала ограничиваются сталебаббитовыми кольцами, установленными в переднем коренном подшипнике. Места выхода вала из картера уплотняют сальниками.
Маховик предназначен для вывода поршней из мертвых точек, повышения плавности вращения коленчатого вала, облегчения пуска двигателя и плавного трогания автомобиля с места.
Изготовляется он из чугуна. На маховик напрессован стальной зубчатый венец, используемый при пуске двигателя стартером.
В процессе эксплуатации автомобиля техническое стояние двигателя постепенно ухудшается, увеличиваются зазоры между сопряженными деталями, что приводит к уменьшению компрессии в цилиндрах, появлению стуков, отложению нагара. При потере компрессии уменьшается мощность двигателя, затрудняется его пуск, появляется голубовато-серый дымок из маслоналивного патрубка, работа двигателя сопровождается «выстрелами» из глушителя и обратными вспышками из карбюратора. Для поддержания кривошипно-шатунного механизма в исправном состоянии необходим технический уход.
Проверку компрессии производят на двигателе, прогретом до 80-95°С. Аккумуляторная батарея должна быть полностью заряжена, чтобы можно было проворачивать коленчатый вал не менее чем на 150 об/мин. После прогрева двигателя его останавливают, выворачивают все свечи, открывают полностью воздушную и дроссельную заслонки и в отверстие для свечи вставляют конусный наконечник компрессометра, затем проворачивают коленчатый вал двигателя стартером на 10-15 оборотов и фиксируют максимальное давление в цилиндре. Замер в каждом цилиндре производят по 3 раза и выводят среднюю величину, которая должна быть не менее чем 8 кГ/см2. Разница в компрессии различных цилиндров не должна превышать 1 кГ/см2.
Значительное отклонение в показаниях компрессометра может быть последствием поломки, износа, залегания или потери упругости колец, повреждения прокладки головки цилиндров, слабой затяжки гаек, крепления головки цилиндров, а также неисправности деталей газораспределительного механизма (неплотное прилегание клапанов). При неправильной или недостаточной затяжке гаек шпилек головки цилиндров нарушается герметичность цилиндров, возможно попадание в них воды, а также повреждение прокладки головки блока. В результате двигатель трудно запускается, неустойчиво работает на малых оборотах холостого хода, а из глушителя выбрасываются капельки воды (на прогретом двигателе). Во избежание этого, перед установкой головки необходимо проверить состояние уплотняющей прокладки. Болты или гайки шпилек, крепящих головку, нужно затягивать в определенном порядке: сначала средние гайки, а затем пару соседних справа и пару соседних слева и так далее, постепенно приближаясь к концам. Затягивать гайки надо постепенно, то есть сначала затянуть все гайки на ½ силы затяжки, затем все гайки на 2/3 силы затяжки и окончательно.
Затяжка гаек крепления головки цилиндров должна производиться на холодном двигателе специальным динамометрическим ключом, позволяющим контролировать усилие затяжки (величина усилия затяжки гаек указывается в заводских инструкциях). Качество крепления головки цилиндров рекомендуется проверять после прогрева и охлаждения двигателя.
Попадающее в цилиндры масло и избыточное топливо сгорают в камере сгорания, образуя слой нагара, который следует удалять. Интенсивность нагарообразования во многом зависит от качества применяемого топлива и масла, а также от условий эксплуатации автомобиля.
Образовавшийся слой нагара уменьшает объем камеры сгорания, ухудшает теплоотвод, вследствие чего двигатель перегревается, теряет мощность, в цилиндрах появляются преждевременные вспышки. Нагар удаляют после снятия головки цилиндров.
Стенки камер сгорания, днища поршней и головки выпускных клапанов, покрытые нагаром, очищают деревянными скребками или металлической щеткой, стараясь не повредить очищаемые поверхности. Перед снятием нагар желательно размягчить керосином.
Пусковые жидкости Газораспределительный механизм