- Мухина Мария Вадимовна

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Нижегородский государственный педагогический университет
М.В. Мухина, В.В. Глебов, И.А. Григорьева
УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЯ
Часть 1
ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЯ.
МЕХАНИЗМЫ ДВИГАТЕЛЯ
Учебно-методическое пособие
Нижний Новгород
2007
Печатается по решению редакционно-издательского совета Нижегородского
государственного педагогического университета
М. В. Мухина, В. В. Глебов, И. А. Григорьева
Устройство автомобиля. Ч.1. Общее устройство автомобиля.
Механизмы двигателя: Учебно-методическое пособие.
– Н.Новгород: НГПУ, 2007. 43с.
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов дневного и
заочного отделений технолого-экономического факультета НГПУ, обучающихся по специальности «050502 - Технология и предпринимательство». Его
цель - в компактном изложении дать основные сведения для подготовки к
выполнению лабораторных работ по дисциплине «Устройство автомобиля».
В связи с отсутствием учебной литературы, адаптированной для студентов
педагогического вуза, данное пособие может использоваться и при подготовке студента к экзаменам.
Рецензент:
В.А. ВАСИЛЬЕВ, доктор техн. наук, профессор.
Ответственный за выпуск: С.М. ШЕВЧЕНКО, канд. техн. наук, доцент,
зав. кафедрой общетехнических дисциплин
технолого-экономического факультета НГПУ
2
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
4
1. ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ
ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
1.1 Классификация двигателей автомобилей
1.2 Основные механизмы и системы двигателей внутреннего сгорания
1.3 Основные понятия и определения
1.4 Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя
1.5 Рабочий цикл четырехтактного дизеля
1.6 Рабочие циклы двухтактных двигателей
1.7 Сравнение четырехтактных и двухтактных двигателей
1.8 Сравнение дизельных и бензиновых двигателей
1.9 Работа многоцилиндрового двигателя
5
5
6
7
8
10
12
15
16
16
2. КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ
2.1 Назначение кривошипно- шатунного механизма
2.2 Деталировка кривошипно- шатунного механизма
2.3 Компоновочные схемы кривошипно- шатунного механизма
2.4 Неисправности и уход за кривошипно- шатунным механизмом
19
19
19
24
27
3. ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ
3.1 Назначение газораспределительного механизма
3.2 Схемы газораспределительного механизма по месту расположения
распределительного вала
3.3 Деталировка газораспределительного механизма
3.4 Поворотный механизм клапана
3.5 Фазы газораспределения
3.6 Неисправности газораспределительного механизма
29
29
29
33
35
36
37
4. ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ
39
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
43
3
ВВЕДЕНИЕ
Необходимость написания и издания данного пособия продиктована отсутствием учебной литературы по дисциплине «Устройство автомобиля»,
адаптированной для студентов педагогического вуза. Пособие разработано с
целью оказания практической помощи студентам педагогических вузов при
самостоятельной подготовке к выполнению лабораторных работ.
На лабораторных занятиях, изучая особенности механизмов и систем современных двигателей, агрегатов и узлов автомобилей и тракторов, студенты
углубляют и закрепляют знания, полученные в лекционном курсе и при самостоятельной внеаудиторной работе. При подготовке к лабораторной работе используется лекционный материал, методические указания к лабораторным работам, разрезные макеты автомобилей, агрегатов и узлов, имеющиеся
в лаборатории, соответствующие теме стенды и плакаты, альбомы конструкций автомобилей, учебная литература по устройству автомобилей и тракторов. Конструкции автомобилей студенты изучают в специализированной
аудитории.
Рекомендуется, получив задание, сначала ознакомиться с содержанием соответствующей работы по данному методическому пособию, где сформулирована цель выполнения работы, описана конструкция и принцип работы механизма, системы или агрегата, особенности устройства отдельных узлов, их
регулировка, материал деталей, приведены основные вопросы для самоконтроля знаний. Изучая назначение, устройство и работу системы или ее узла, студентам необходимо уяснить названия всех деталей, способы их соединений, способ изготовления, вид и особенности смазки.
Письменный отчет о работе оформляется в отдельной тетради для лабораторных работ по дисциплине «Устройство автомобиля». Отчет должен содержать описание назначения узла, указанного в задании, принципиальную
схему узла с обозначением основных элементов и кратким описанием его работы, сведения о материалах деталей, смазке.
Особое внимание должно быть обращено на правильность терминологии и
соответствие условных обозначений существующим ГОСТам. Не следует
приводить общих описаний и дословных выдержек из учебников. Описание
работы узла или механизма должно быть ясным и кратким со ссылкой на
проработанные разделы учебной литературы. Список литературы указывается в конце общего описания. Выполненный в таком виде отчет защищается
устным пояснением в начале занятия.
В процессе выполнения работы студентами преподаватель контролирует
порядок и правильность выполнения работ, проводит собеседование. Общая
оценка по лабораторной работе проставляется в конце занятия, после чего
выдается задание на следующее занятие. Зачет по лабораторным работам
проставляется в конце семестра по совокупности сданных работ.
4
1. ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И РАБОТА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО
СГОРАНИЯ
1.1. Классификация двигателей автомобилей
Двигатель – энергетическая машина, преобразующая какую-либо
энергию в механическую работу. Основным типом энергетической установки на транспорте является тепловой двигатель – сложная техническая
система, преобразующая теплоту в механическую работу.
На отечественных автомобилях установлены поршневые двигатели
внутреннего сгорания. Эти двигатели классифицируют по следующим основным признакам:
1. По способу воспламенения горючей смеси: двигатели с воспламенением от сжатия (дизели) и двигатели с искровым (принудительным) зажиганием (бензиновые и газовые).
2. По способу смесеобразования: двигатели с внешним смесеобразованием (бензиновые и газовые) и с внутренним смесеобразованием (дизели).
3. По виду регулирования мощности: двигатели с количественным и
двигатели с качественным регулированием мощности. При количественном регулировании мощность изменяется дроссельной заслонкой за счет
количества топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндр, а при качественном – варьированием количества впрыскиваемого топлива при неизменном количестве воздуха (варьированием состава смеси).
4. По способу осуществления рабочего процесса: четырехтактные и
двухтактные двигатели.
5. По виду применяемого топлива: двигатели жидкого топлива, работающие на бензине и дизельном топливе, и двигатели газообразного топлива, работающие на сжатом или сжиженном газе.
6. По числу цилиндров: двигатели одноцилиндровые и многоцилиндровые (двух-, четырех-, шестицилиндровые и т.д.).
7. По расположению цилиндров: однорядные, или линейные, двигатели (цилиндры расположены в один ряд) и двухрядные, или так называемые V-образные (два ряда цилиндров расположены под углом друг к другу).
Двигателям с искровым зажиганием свойственно количественное регулирование мощности и внешнее смесеобразование. В них возможно использование бензина и газа. Бензиновые двигатели разделяют на две модификации – двигатели с впрыскиванием топлива через форсунку во впускную систему (обычно на впускной клапан или в цилиндр) и карбюраторные (топливовоздушная смесь, поступающая в цилиндры, подготавливается
карбюратором).
Карбюраторные двигатели в настоящее время активно вытесняются
двигателями с впрыскиванием топлива. Подача топлива в этих двигателях
осуществляется по сигналу блока управления, сформированному по информации комплекса датчиков (расход воздуха, частота вращения коленчатого
вала, положение дроссельной заслонки и т.д.).
5
Двигателям с воспламенением от сжатия (дизелям) свойственно регулирование мощности посредством изменения состава смеси и внутреннее
смесеобразование.
1.2. Основные механизмы и системы двигателей
внутреннего сгорания
Поршневой двигатель внутреннего сгорания представляет собой совокупность механизмов и систем, выполняющих определенные функции.
Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное
движение коленчатого вала (рис.1). Он состоит из цилиндра (13), поршня
(15) с кольцами, поршневого пальца (16), шатуна (17), коленчатого вала (19)
и маховика (18). Сверху цилиндр закрыт головкой (12).
Механизм газораспределения предназначен для своевременного
наполнения цилиндров двигателя свежей топливной смесью и очистки их
от отработавших газов. Он состоит из распределительного вала (2), шестерен (1) для привода распределительного вала, толкателей (3), клапанов (8) и
(11), пружин (4).
Система питания воздухом служит
для очистки и подачи воздуха в цилиндры
двигателя и снижения шума впуска.
Система питания топливом служит
для подачи топлива и организации смесеобразования.
Регулятор скорости — это устройство, автоматически поддерживающее заданный скоростной режим (частоту вращения коленчатого вала) двигателя при изменениях нагрузки.
Система зажигания предназначена
для воспламенения рабочей смеси от электрической искры (у дизеля система зажигаРис. 1
ния отсутствует).
Система охлаждения обеспечивает Устройство карбюраторного двигателя
требуемый температурный режим работы дви- 1-шестерни привода распределительногателя. Она может быть жидкостной или воз- го вала; 2-распределительный вал; 3душной.
толкатель; 4-пружина; 5-выпускная
Система смазки служит для подачи труба; 6-впускная труба; 7-карбюратор;
смазки к трущимся деталям с целью умень- 8-выпускной клапан; 9-провод; 10свеча; 11-впускной клапан; 12-головка
шения трения и улучшения отвода тепла.
цилиндра; 13-цилиндр; 14-водяная руСистема пуска осуществляет пуск дви- башка; 15-поршень; 16-поршневой пагателя.
лец;
17-шатун;
18-маховик;
19коленчатый вал; 20-поддон картера
1.3. Основные понятия и опреде6
ления
Положение поршня в цилиндре (см. рис.2), при котором расстояние от
поршня до оси коленчатого вала двигателя будет наибольшим, называется
верхней мертвой точкой (в.м.т.). Положение поршня в цилиндре, при котором расстояние от поршня до оси коленчатого вала будет наименьшим,
называется нижней мертвой точкой (н.м.т.).
Расстояние по оси цилиндра между верхней и нижней мертвыми
точками называется ходом поршня S. При каждом ходе поршня коленчатый
вал поворачивается па половину оборота, то есть на 180°. У центрального
кривошипно-шатунного механизма ход поршня
S = 2r,
(1)
где r— радиус кривошипа коленчатого вала.
Объем Vh (м 3 ), освобождаемый поршнем при перемещении от в.м.т. к
н.м.т., называется рабочим объемом цилиндра:
Vh 
d 2
4
S,
(2)
где d — диаметр цилиндра, м;
S — ход поршня, м.
Объем Vc над поршнем, когда поршень
находится в в.м.т., называется объемом пространства сжатия (камеры сжатия).
Сумма объема пространства сжатия и
рабочего объема цилиндра, т.е. объем Vа над
поршнем, когда он находится в н.м.т., называется полным объемом цилиндра:
Va = Vh + Vc.
(3)
Литражом двигателя Vл называется сумма
рабочих объемов всех его цилиндров, выраженная в литрах:
(4)
Vл  10 3  Vh  i ,
3
где Vh – рабочий объем одного цилиндра, м ;
i – число цилиндров двигателя.
Рис. 2
Основные размеры кривошипношатунного механизма двигателя
пенью сжатия:

Отношение полного объема цилиндра к
объему пространства сжатия называется сте-
Vа Vh  Vc Vh

 1 .
Vс
Vc
Vc
(5)
Таким образом, степень сжатия  — это отвлеченное число, показывающее, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема пространства сжатия.
7
Во время работы двигателя внутреннего сгорания в его цилиндре происходит периодически повторяющийся ряд процессов, изменяющих состояние
рабочего тела (газа).
Комплекс последовательных процессов (впуск, сжатие, сгорание, расширение и выпуск), периодически повторяющийся в каждом цилиндре и обусловливающий работу двигателя, называется рабочим циклом двигателя.
Часть рабочего цикла, происходящая за время движения поршня от одной
мертвой точки до другой, называется тактом.
Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня,
или за два оборота коленчатого вала, называются четырехтактными, а те, в
которых рабочий цикл совершается за два хода поршня, или за один оборот
коленчатого вала, — двухтактными.
Работа двигателя за один цикл может быть представлена индикаторной
диаграммой, представляющей собой график зависимости давления газа в цилиндре от объема, изменяющегося при перемещении поршня (координаты
р—V). Индикаторная диаграмма может быть построена расчетным путем или
снята на работающем двигателе специальным прибором — индикатором.
Циклы двигателей внутреннего сгорания различают по способу подвода
теплоты:
1) цикл с подводом теплоты при постоянном объеме;
2) цикл с подводом теплоты при постоянном давлении;
3) цикл со смешанным подводом теплоты (часть теплоты подводится при
постоянном объеме, а остальное количество — при постоянном давлении).
В двигателях внутреннего сгорания автомобилей используются цикл с
подводом теплоты при постоянном объеме (карбюраторные двигатели) или
смешанный цикл (бескомпрессорные дизели).
Рассмотрим, как протекают эти циклы в одноцилиндровом двигателе.
1.4. Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя
В термодинамике данный цикл моделируется циклом Отто, в котором
полагают, что в процессе при V = const в в.м.т. теплота подводится мгновенно.
Бензиновый двигатель – двигатель с принудительным искровым зажиганием, внешним смесеобразованием и количественным регулированием
мощности.
Рабочий цикл такого четырехтактного двигателя протекает следующим
образом.
1. Такт впуска. При вращении коленчатого вала (10) (рис.3, а) поршень движется от в.м.т. к н.м.т., создавая разрежение в полости цилиндра над
поршнем (4). Впускной клапан (6) открыт, и цилиндр через впускную трубу
(7) сообщается с окружающим пространством. Под влиянием разности давлений воздух устремляется в цилиндр. Смешиваясь с топливом, он образует
горючую смесь, которая поступает в цилиндр. Заполнение цилиндра (1) горючей смесью продолжается, пока поршень, миновав н.м.т., не начнет дви8
гаться в в.м.т. К этому времени впускной клапан закрывается.
В начале такта впуска над поршнем в объеме пространства сжатия
находятся отработавшие газы, оставшиеся от предыдущего цикла. Горючая
смесь, заполняя цилиндр, перемешивается с остаточными газами и образует
рабочую смесь.
В такте впуска изменение объема и соответствующего ему давления
показано на индикаторной диаграмме (рис.4) кривой впуска rа, расположенной ниже линии атмосферного давления.
2. Такт сжатия. При дальнейшем вращении коленчатого вала (10)
(рис.3, б) поршень движется от н.м.т. к в.м.т. В это время впускной (6) и выпускной (3) клапаны закрыты, поэтому поршень сжимает находящуюся в
цилиндре рабочую смесь. Кривая ас на индикаторной диаграмме (рис.4)
иллюстрирует изменение давления в зависимости от уменьшения объема
при сжатии рабочей смеси. Во время такта сжатия составные части рабочей смеси хорошо перемешиваются и нагреваются.
Рис. 3
Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного двигателя с искровым зажиганием
а — такт впуска; б — такт сжатия; в — такт расширения; г — такт выпуска
1 — цилиндр; 2— выпускная труба; 3 — выпускной клапан; 4 — поршень; 5 — свеча
зажигания; 6 — впускной клапан; 7 —впускная труба; 8 — карбюратор; 9 — шатун;
10 — коленчатый вал
9
В конце такта сжатия (рис.3, б) между электродами свечи зажигания (5)
происходит электрический разряд и рабочая смесь воспламеняется. Выделение теплоты при сгорании топлива вызывает резкое повышение давления и температуры газов (продуктов сгорания), образующихся в цилиндре. Кривая сz на индикаторной диаграмме (рис.4) показывает нарастание
давления в цилиндре при сгорании смеси.
3. Такт расширения. Оба клапана закрыты. Под давлением газов поршень перемещается от в.м.т. к н.м.т. (рис.3, в). Шатун (9) преобразует это
движение во вращательное движение коленчатого вала. Таким образом, при
расширении газов совершается полезная работа. Кривая zb на рис.4 отображает изменение давления газов в такте
расширения.
4.
Такт выпуска. Когда поршень подходит к н.м.т., открывается выпускной клапан (3) и отработавшие газы, имеющие избыточное давление, начинают выходить из
цилиндра в атмосферу через выпускную
трубу (2). Далее поршень движется от
н.м.т. к в.м.т. (рис.3, г) и выталкивает из
цилиндра отработавшие газы. Такт выпуска на индикаторной диаграмме (рис.4)
характеризуется кривой br.
1.5. Рабочий цикл четырехтактного
дизеля
В цилиндр дизеля воздух и топливо
вводятся раздельно. Сначала цилиндр дизеля заполняется воздухом. Затем воздух
подвергается сжатию, в результате чего его
температура и давление значительно повышаются. В конце такта сжатия в цилиндр
Рис.4
вводится мелко распыленное жидкое топлиИндикаторная диаграмма четырех- во, которое нагревается от соприкосновения
тактного карбюраторного двигателя с горячим воздухом и самовоспламеняется.
Рабочий цикл бескомпрессорного четырехтактного двигателя протекает следующим образом.
1. Такт впуска. Поршень движется вниз, впускной клапан открыт и в
цилиндр поступает воздух. Изменение объема и соответствующего ему
давления характеризуется кривой впуска rа на индикаторной диаграмме
(рис.5).
2. Такт сжатия. Оба клапана закрыты. Поршень движется от н.м.т.
к в.м.т. и сжимает воздух.
10
Вследствие большой степени сжатия (порядка 15—20) давление и
температура воздуха в конце этого такта сильно возрастают.
Температура сжатого воздуха становится выше температуры воспламенения топлива. Изменение давления в такте сжатия характеризуется кривой ас на диаграмме (рис.5). В конце такта сжатия (при положении
поршня, близком к в.м.т.) в цилиндр через
форсунку впрыскивается тонко распыленное
жидкое топливо. Впрыснутое в цилиндр топливо смешивается с нагретым воздухом и
остаточными газами, образуя рабочую смесь,
которая самовоспламеняется. Часть топлива
быстро сгорает при постоянном объеме. Изменение давления при этом иллюстрируется
кривой cz′ на индикаторной диаграмме
(рис.5).
3. Такт расширения. Оба клапана закрыты.
Поршень перемещается от в.м.т. к н.м.т. В
начале движения поршня сгорает остальная
часть топлива, поэтому в цилиндре в течение
небольшого отрезка времени поддерживается
почти постоянное давление. Кривая z'z на индикаторной диаграмме (рис.5) отображает процесс предварительного расширения газов. Далее при движении поршня к н.м.т. в связи с
увеличением объема уменьшается давление газов в цилиндре. Кривая zb на индикаторной
диаграмме характеризует протекание процесса
последующего расширения газов. Таким образом, такту расширения на индикаторной
1.
диаграмме соответствует кривая z'zb.
4. Такт выпуска. Выпускной клапан открывается. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. и
Рис. 5
через открытый клапан выталкивает отработавшие газы в атмосферу. Такт выпуска на инИндикаторная диаграмма
дикаторной диаграмме (рис.5) показан в виде
четырехтактного дизеля
кривой br.
Характерно, что у двигателей обоих рассмотренных типов в течение рабочего цикла только в такте расширения поршень перемещается под давлением газов и посредством шатуна приводит коленчатый вал во вращение. При выполнении остальных (подготовительных)
тактов — выпуске, впуске и сжатии — поршень перемещается за счет механической энергии, накопленной маховиком во время такта расширения.
11
1.6. Рабочие циклы двухтактных двигателей
Двухтактные двигатели могут быть бензиновыми и дизелями. Общим
для всех типов двухтактных двигателей является использование потока свежей смеси или воздуха для удаления отработавших газов из цилиндра — так
называемой продувки, которая осуществляется различными способами.
Схема устройства и работы двухтактного карбюраторного двигателя с
кривошипно-камерной продувкой изображена на рис.6, а соответствующая
индикаторная диаграмма рабочего цикла — на рис.7.
Рис. 6
Схема устройства и работы двухтактного двигателя с искровым зажиганием
1 — канал из кривошипной камеры; 2 — продувочное окно; 3 — поршень; 4 — цилиндр;
5 —свеча; 6 — выпускное окно; 7 — впускное окно; 8 — карбюратор; 9 — кривошипная
камера
Рис. 7
Индикаторная диаграмма
двухтактного карбюраторного двигателя
У двигателей этого типа (рис.6) в стенке цилиндра (4)
сделаны три окна: впускное (7), продувочное (2) и
выпускное (6). Картер (кривошипная камера) (9)
двигателя изолирован от атмосферы. К впускному
окну (7) присоединен карбюратор (8). Продувочное
окно (2) сообщается каналом (1) с кривошипной
камерой (9) двигателя.
Рабочий цикл в двигателе происходит следующим
образом.
Поршень (3) движется от н.м.т. к в.м.т. (рис.6, а), перекрывая в начале хода продувочное окно (2), а затем выпускное (6).
После этого в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Изменение давления в цилиндре на данном этапе отображает кривая
fa′c на индикаторной диаграмме (рис.7). В это время в
кривошипной камере (9) (рис.6, а) создается разреже12
ние. Как только нижняя кромка направляющей части (юбки) поршня откроет
впускное окно (7), через него из карбюратора (8) в кривошипную камеру (9)
засасывается горючая смесь.
Когда поршень находится близко к в.м.т., сжатая рабочая смесь воспламеняется электрической искрой свечи (5). При сгорании смеси давление
газов (продуктов сгорания) резко возрастает. Повышение давления в цилиндре показывает кривая cz на индикаторной диаграмме (рис.7).
Под давлением газов поршень перемещается к н.м.т. (рис.6, б). В цилиндре происходит расширение газов, которое на индикаторной диаграмме
(рис.7) иллюстрирует кривая zb. Как только поршень, двигаясь вниз, закроет
впускное окно (7) (рис.6, б), в кривошипной камере (9) начнется сжатие ранее поступившей в нее горючей смеси.
В конце хода поршень открывает выпускное окно (6) (рис.6, в), а затем
и продувочное (2). Через открытое выпускное окно отработавшие газы с
большой скоростью выходят в атмосферу. Давление в цилиндре быстро понижается. К моменту открытия продувочного окна давление сжатой горючей
смеси в кривошипной камере будет выше, чем давление отработавших газов
в цилиндре. Поэтому горючая смесь из кривошипной камеры по каналу (1)
входит в цилиндр и, заполняя его, выталкивает остатки отработавших газов
через выпускное окно наружу. Кривая bаfа′ на индикаторной диаграмме
(рис.7) отображает изменение давления в цилиндре во время процессов выпуска и продувки.
Рабочий цикл двухтактного дизеля протекает аналогично рабочему
циклу двухтактного карбюраторного двигателя и отличается только тем, что
у дизеля в цилиндр поступает не горючая смесь, а воздух, который в результате сжатия нагревается, и впрыснутое форсункой топливо самовоспламеняется.
Чтобы обеспечить хорошую очистку и наполнение цилиндра, в большинстве современных быстроходных двухтактных дизелей применяют специальные продувочные насосы (нагнетатели).
Схема работы двухтактного бескомпрессорного дизеля с нагнетателем
изображена на рис.8, а соответствующая индикаторная диаграмма - на рис.9.
Когда поршень (4) (рис.8, а) расположен вблизи н.м.т., продувочные
отверстия (6) (окна) открываются и через них в цилиндр (3) из воздушной
камеры (2), окружающей цилиндр, под давлением поступает воздух.
В камеру (2) воздух подается нагнетателем (5). В это время открыт
выпускной клапан (1), и воздух, вытесняя из цилиндра отработавшие газы,
заполняет цилиндр. Продувка продолжается до тех пор, пока поршень,
двигаясь к в.м.т., не перекроет продувочные отверстия.
13
Рис. 8
Схема работы двухтактного дизеля с
нагнетателем:
1 — выпускной клапан; 2—воздушная камера: 3 — цилиндр; 4 — поршень; 5 —
нагнетатель; 6 — продувочные отверстия;
7 — форсунка
Затем закрывается выпускной
клапан, и поршень сжимает воздух
(рис.8, б). На индикаторной диаграмме
(рис.9) изменение давления в цилиндре
при ходе поршня от н.м.т. до в.м.т. иллюстрируется кривой a'afc, a при сжатии
воздуха — кривой fc.
Когда поршень находится около
в.м.т., в цилиндр через форсунку (7)
впрыскивается распыленное топливо
(рис.8, в), которое при соприкосновении
со сжатым воздухом воспламеняется.
Часть топлива быстро сгорает при постоянном объеме. Повышение давления при этом показано на индикаторной
диаграмме (рис.9) в виде кривой cz'.
Остальная часть топлива сгорает в начале
движения поршня от в.м.т. к н.м.т., поэтому в цилиндре в течение небольшого
отрезка времени поддерживается почти
постоянное давление. Кривая z'z характеризует процесс предварительного расширения газов.
Рис 9
Индикаторная диаграмма двухтактного дизеля с нагнетателем
14
Далее при движении поршня к н.м.т давление падает и происходит
последующее расширение газов, которое отображается кривой zb. Таким образом, весь процесс расширения газов на индикаторной диаграмме характеризуется кривой z'zb.
В конце хода поршня к н.м.т. открывается выпускной клапан (1) и
начинается выпуск отработавших газов (рис.8, г). К тому моменту, когда
поршень открывает продувочные отверстия (6), часть отработавших газов
уже успевает выйти наружу, давление в цилиндре падает и начинается продувка цилиндра воздухом. Продувка цилиндра продолжается и при последующем перемещении поршня вверх (рис.8, а). Кривая bа′af на индикаторной
диаграмме (рис.9) иллюстрирует изменение давления в цилиндре при процессах выпуска газов из
цилиндра и продувки его.
В дальнейшем все процессы повторяются в
такой же последовательности.
Различают контурные и прямоточные схемы
продувки двухтактных двигателей. В контурных
Рис. 10
схемах движение потока горючей смеси или возКонтурные схемы продувки духа происходит по контуру цилиндра. Эти схемы
цилиндра двухтактного двимогут быть с поперечной (рис.10, а) и с петлевой
гателя:
(рис.10, б) продувкой. Управление продувочными
а – поперечная продувка;
и выпускными органами распределения связано с
б – петлевая продувка
движением поршня.
В прямоточных схемах (см. рис.8) горючая смесь или воздух движется
параллельно оси цилиндра, не меняя своего направления. Прямоточная продувка обеспечивает лучшую очистку цилиндра, чем контурная.
1.7. Сравнение четырехтактных и двухтактных двигателей
Сопоставление четырехтактного и двухтактного двигателей позволяет
сделать следующие выводы.
1. Мощность двухтактных двигателей при прочих равных условиях
значительно превышает (на 60—70%) мощность четырехтактных двигателей, так как подача топлива и сгорание его осуществляются при каждом
обороте коленчатого вала.
2. Работа двухтактных двигателей протекает более равномерно,
потому что такт расширения происходит при каждом обороте коленчатого вала. Это позволяет устанавливать на двухтактный двигатель более
легкий маховик.
3. В конструктивном и эксплуатационном отношениях двухтактные
двигатели проще четырехтактных, в особенности при поперечной кривошипно-камерной продувке, так как не имеют специального механизма газораспределения.
4. По экономичности двухтактные двигатели несколько уступают
четырехтактным из-за менее совершенной очистки цилиндра от продуктов
15
сгорания и потери мощности, расходуемой на привод продувочного насоса.
Особенно неэкономичны карбюраторные двигатели, в которых продувка
осуществляется горючей смесью, так как в них потеря горючей смеси через
выпускные окна может достигнуть 30%. Поэтому большинство карбюраторных быстроходных двигателей выполняется четырехтактными.
1.8. Сравнение дизельных и бензиновых двигателей
Дизель по сравнению с бензиновым двигателем имеет следующие основные преимущества:
1. На единицу произведенной работы расходует в среднем на 20—25%
(по массе) меньше топлива вследствие более высокой степени сжатия.
2. Работает на тяжелых сортах топлива, которое дешевле и менее опасно в пожарном отношении.
Вместе с тем дизелю свойственны и некоторые недостатки:
1. Более высокое давление газов в цилиндре требует увеличения прочности отдельных деталей, а это приводит к увеличению размеров и массы дизеля.
2. Процесс пуска дизеля более сложен и труден, особенно в зимнее
время.
Хорошие экономические показатели дизелей обеспечили им широкое
применение в качестве стационарных и транспортных двигателей. Сейчас
дизели используются в большинстве автомобилей большой грузоподъемности.
1.9. Работа многоцилиндрового двигателя
Несмотря на наличие маховика, коленчатый вал одноцилиндрового
двигателя вращается неравномерно: ускоренно во время такта расширения и
замедленно при остальных. Сгорание заряда горючей смеси, необходимого
для получения нужной мощности, создает резкую, ударную нагрузку на детали кривошипно-шатунного механизма, что увеличивает их износ и вызывает колебания всего двигателя. Кроме того, одноцилиндровый двигатель имеет плохую приемистость, то есть способность быстро увеличивать частоту
вращения коленчатого вала.
Чтобы устранить эти недостатки, на автомобили, как правило, устанавливают многоцилиндровые двигатели, то есть такие, в которых несколько
одинаковых по размерам цилиндров объединены в одном двигателе. В многоцилиндровом двигателе такт расширения повторяется чаще, чем в одноцилиндровом. Это обусловливает более равномерное вращение коленчатого вала такого двигателя и позволяет уменьшить размеры его маховика.
Чтобы многоцилиндровый двигатель работал наиболее равномерно,
такты расширения должны следовать через равные промежутки времени, или
равные углы поворота коленчатого вала. Для определения этого угла нужно
продолжительность цикла, выраженную в градусах поворота коленчатого вала, разделить на число цилиндров двигателя. В четырехтактном четырехци16
линдровом двигателе такт расширения в цилиндре происходит через 180°
(720° : 4) по отношению к предыдущему, то есть через половину оборота коленчатого вала. Таким образом, за каждые два оборота коленчатого вала (за
рабочий цикл) такты расширения совершатся во всех четырех цилиндрах.
Последовательность чередования тактов расширения в цилиндрах двигателя называется порядком
работы цилиндров двигателя.
Порядок работы зависит от расположения цилиндров, взаимного положения кривошипов коленчатого вала и последовательности открытия и закрыРис. 11
тия клапанов механизма газораспределения.
Расположение цилиндров многоцилиндровых
Схема расположения цилиндров двигателя:
двигателей может быть однорядным или двухряда – однорядное; б – двух- ным (рис.11). В большинстве однорядных двигателей
рядное V-образное;
цилиндры располагаются вертикально (рис.11, а), а в
в – двухрядное оппозитдвухрядных — под углом друг к другу. Если в двиганое
телях с двухрядным расположением цилиндров угол
между цилиндрами меньше 180°, их называют V-образными (рис.11, б), когда же угол равен 180°, двигатели называют оппозитными (рис.11, в).
Многоцилиндровые двигатели имеют различное (обычно четное)
число цилиндров — от двух до шестнадцати.
Двигатели с однорядным расположением цилиндров обладают
большими габаритами и массой, нежели двигатели с двухрядным Vобразным расположением цилиндров.
17
Задания к лабораторной работе
1. Записать назначение двигателя.
2. Перечислить системы и механизмы, входящие в двигатель внутреннего сгорания. Записать их назначение.
3. Начертить схему одноцилиндрового двигателя с обозначением основных деталей, а также верхней и нижней мертвой точки, хода
поршня, камеры сгорания, рабочего и полного объема, литража.
4. Дать определение степени сжатия и выявить ее влияние на мощность и экономичность двигателя. Записать значение степени сжатия для бензиновых и дизельных двигателей.
5. Начертить схемы рабочих циклов одноцилиндрового четырехтактного бензинового или дизельного двигателя.
6. Описать работу бензинового или дизельного двигателя.
7. Изобразить индикаторные диаграммы карбюраторного и дизельного двигателей.
8. Записать причины применения многоцилиндрового двигателя.
9. Изобразить схему двухтактного двигателя.
10.Сравнить дизельный и бензиновый двигатели.
11.Сравнить двухтактный и четырехтактный двигатели.
1.
2.
3.
4.
5.
Контрольные вопросы
Что такое двигатель, верхняя и нижняя мертвая точка, ход поршня,
камера сгорания, рабочий и полный объем, литраж, степень сжатия,
рабочий цикл, такт?
Описать рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя.
Чем отличается рабочий цикл двухтактного двигателя от рабочего
цикла четырехтактного двигателя?
По рисунку индикаторных диаграмм рассказать о значении каждой
точки и линии.
Сравнить дизельный и бензиновый двигатели.
18
2. КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ
2.1. Назначение кривошипно-шатунного механизма
Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) преобразует прямолинейное
возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала и наоборот.
2.2. Деталировка кривошипно-шатунного механизма
Рис. 12
Составные части кривошипно–шатунного механизма
1 - крышка шатуна; 2 - болт крепления крышки шатуна; 3 - шатун; 4 - поршень; 5 - терморегулирующая пластина поршня; 6 - маслосъемное кольцо; 7 - нижнее компрессионное
кольцо; 8 - верхнее компрессионное кольцо; 9 - разжимная пружина; 10 - поршневой палец; 11 - вкладыш шатунного подшипника; 12 - упорные полукольца среднего коренного
подшипника; 13 - вкладыши коренного подшипника; 14 - каналы для подачи масла от коренного подшипника к шатунному; 15 - держатель заднего сальника коленчатого вала; 16
- задний сальник коленчатого вала; 17 - штифт для датчика в.м.т.; 18 - метка (лунка) в.м.т.
поршней 1-го и 4-го цилиндров; 19 - шкала в люке картера сцепления; 20 - метка в.м.т.
поршней 1-гo и 4-го цилиндров на ободе маховика; 21 - шайба болтов крепления маховика; 22 - установочный штифт сцепления; 23 - зубчатый обод маховика; 24 - маховик; 25 коленчатый вал; 26 - заглушка масляных каналов коленчатого вала; 27 - передний сальник
коленчатого вала (запрессован в крышку масляного насоса); 28 - зубчатый шкив привода
распределительного вала; 29 - шкив привода генератора; 30 - А-маркировка категории
19
поршня по отверстию для поршневого пальца; 31 - В-маркировка класса поршня по
наружному диаметру; 32 - С-маркировка ремонтного размера поршня, 33 - Dустановочная метка; 34 - I-метки для установки момента зажигания; 35 - II-маркировка
крышек коренных подшипников коленчатого вала (счет опор ведется от передней части
двигателя).
Блок цилиндров – объединяет цилиндры двигателя. Картер – это полость, в которой расположен коленчатый вал. Блок-картер – это жесткая моноблочная конструкция, объединяющая цилиндры и картер. На нем и внутри
него расположены основные механизмы и детали двигателя. Блок-картер отливают из легированного серого чугуна (двигатели автомобиля ЗИЛ-431410,
КАЗ-4550, ВАЗ-21213) или алюминиевого сплава (двигатель автомобиля
ГАЗ-33-07). После литья блок подвергают искусственному старению, благодаря чему в процессе эксплуатации уменьшается коробление его конструкции и сохраняется ее форма.
Горизонтальная перегородка делит блок цилиндров на верхнюю и
нижнюю части. В верхней части блока и горизонтальной перегородке расточены отверстия под цилиндры или гильзы цилиндров. В V-образных двигателях расточки под цилиндры сделаны под углом 90°, называемым углом
развала. В перегородках картера расточены отверстия под подшипники коленчатого вала, которые обрабатывают в сборе с крышками подшипников.
Поэтому крышки подшипников невзаимозаменяемые. Для правильной установки подшипников в гнезда на наружной поверхности крышек сделаны специальные метки. Чтобы повысить жесткость блока цилиндров, крышки коренных опор у многих двигателей дополнительно крепят к картерной части
блока поперечными стяжными болтами, образуя прочную конструкцию коробчатого сечения.
Вокруг цилиндров при литье предусмотрены полости для циркуляции
жидкости системы охлаждения – водяная рубашка. В блоке цилиндров выполнены отверстия для деталей механизма газораспределения. На блоке
имеются обработанные плоскости для крепления фильтров, насосов и других
механизмов.
Блок-картер двигателей ЗИЛ и ГАЗ – чугунный с вставными мокрыми
гильзами. Для уплотнения верхней части гильзы бурт гильзы зажат между
блоком и головкой блока со сталеасбестовой прокладкой, нижняя часть гильзы уплотнена в перегородке двумя резиновыми кольцами (ЗИЛ) или медными кольцевыми прокладками (ГАЗ).
Блок цилиндров автомобилей ВАЗ отлит из специального чугуна. В передней части блока цилиндров имеется полость для привода механизма газораспределения, закрытая крышкой. С задней стороны к блоку цилиндров
прикреплен держатель заднего сальника. В крышку и держатель установлены
самоподжимные сальники. В левой части блока установлен валик привода
вспомогательных агрегатов. В отверстия под подшипники валика запрессованы сталеалюминевые втулки.
20
Головка блока цилиндров – это крышка, закрывающая цилиндры. Для
всех рассматриваемых в пособии двигателей головки блока отлиты из алюминиевого сплава.
Головка блока цилиндров имеет довольно сложную конструкцию, так
как в ней размещены вставные седла, свечи или форсунки, элементы механизма газораспределения, каналы для поступления свежего топлива и отвода
отработавших газов, камера сгорания и др. Внутри головки блока предусмотрены полости – водяная рубашка, сообщающаяся с водяной рубашкой блока.
Однорядные двигатели имеют одну общую головку блока, а Vобразные – раздельные головки блока для каждого ряда цилиндров.
Верхнюю плоскость блока цилиндров и нижнюю плоскость головки
блока тщательно обрабатывают для получения плотного соединения. Между
этими плоскостями устанавливают сталеасбестовую уплотняющую прокладку, предотвращающую прорыв газов наружу и исключающую проникновение
охлаждающей жидкости и масла в цилиндры. Гайки и болты крепления головки к блоку затягивают равномерно в определенной последовательности.
Гильзы цилиндров отливают из специального чугуна и устанавливают
в блок цилиндров. Во всех рассматриваемых конструкциях двигателей (кроме автомобилей ВАЗ) применяют мокрые гильзы. Они омываются снаружи
охлаждающей жидкостью в рубашке охлаждения.
Внутреннюю поверхность цилиндра называют зеркалом цилиндра.
Зеркало цилиндра подвергается коррозии, нагарообразованию и механическому изнашиванию вследствие проникания в двигатель пыли. Механическое
изнашивание зеркала цилиндра происходит больше в верхней части, чем в
нижней, из-за более высокого давления газов.
В двигателе автомобиля ЗИЛ-431410 для повышения износостойкости
цилиндров в их гильзы запрессовывают вставки из специального чугуна, а на
автомобилях ГАЗ-3307 гильзы отливают монолитными из высокопрочного
чугуна без вставок.
Поршень (4) воспринимает давление газов во время рабочего хода и
передает его через палец (10) и шатун (3) коленчатому валу (25). Отливается
из высокопрочного алюминиевого сплава. Он обладает достаточной прочностью, малой массой, высокой теплопроводностью и хорошими антифрикционными свойствами. Поскольку алюминий имеет высокий температурный
коэффициент линейного расширения, то для исключения опасности заклинивания поршня в цилиндре в головке поршня, над отверстием для поршневого
пальца, залита стальная терморегулирующая пластина.
Поршень имеет уплотняющую часть (головку), в которой выполнены
канавки под компрессионные (уплотняющие) кольца, днище и направляющую часть (юбку). Для крепления поршневого пальца в поршне сделаны бобышки. В днище поршня у дизелей имеется фигурная выемка, которая формирует камеру сгорания. Иногда сделаны проточки для клапанов. Наружная
поверхность поршня имеет сложную форму. В поперечном сечении она
овальная, а по высоте коническая. Такая форма позволяет компенсировать
неравномерное расширение поршня из-за неравномерного распределения
21
массы металла внутри поршня. На наружной поверхности поршня нанесены
кольцевые микроканавки глубиной до 14 микрон. Такая поверхность способствует лучшей приработке поршня, так как в микроканавках задерживается
масло. В нижней части бобышек под поршневой палец имеются отверстия
для прохода масла к поршневому пальцу. Для улучшения условий смазки в
верхней части отверстий под палец сделаны два продольных паза шириной
3 мм и глубиной 0,7 мм, в которых накапливается масло. Ось отверстия под
поршневой палец смещена на 1,2 мм от диаметральной плоскости поршня в
сторону расположения клапанов двигателя. Благодаря этому поршень всегда
прижат к одной стенке цилиндра и устраняются стуки поршня о стенки цилиндра при переходе его через в.м.т.. Однако, это требует установки поршня
в цилиндр в строго определенном положении. При сборке двигателя поршни
устанавливаются так, чтобы стрелка на днище поршня была направлена в
сторону передней части двигателя. По массе поршни сортируются на три
группы: нормальные, увеличенные на 5 г и уменьшенные на 5 г. На двигателе
все поршни должны быть одной группы по массе, чтобы уменьшить вибрации из-за неодинаковых масс возвратно-поступательно движущихся деталей.
Поршневые пальцы (10) соединяют поршень с верхней головкой шатуна. Они должны быть легкими, прочными и износостойкими, так как во
время работы подвергаются трению и большим механическим нагрузкам, переменным по величине и направлению. Пальцы изготовляют из углеродистой
и малоуглеродистой стали в виде пустотелых труб. В основном в двигателях
рассматриваемых автомобилей применяют пальцы «плавающего» типа, т.е.
поворачивающиеся как в верхней головке шатуна, так и в бобышках поршня
(исключение составляют некоторые двигатели автомобилей ВАЗ, где палец
запрессован в верхнюю головку шатуна).
Поршневые пальцы фиксируют в поршне двумя стопорными кольцами.
Пальцы изготовляют с высокой точностью и подбирают к поршням и
шатунам.
Поршневые кольца (6),(7),(8) обеспечивают необходимое уплотнение
цилиндра и отводят тепло от поршня к его стенкам. Кольца изготовляют из
специального легированного чугуна или стали. Кольца прижимаются к стенкам цилиндра под действием собственной упругости и давления газов. На
поршне устанавливаются три чугунных кольца: два компрессионных (уплотняющих) и одно (нижнее) маслосъемное, которое препятствует попаданию
масла в камеру сгорания. Верхнее компрессионное кольцо работает в условиях высокой температуры, агрессивного воздействия продуктов сгорания и
недостаточной смазки, поэтому для повышения износоустойчивости наружная поверхность хромирована и для улучшения прирабатываемости имеет
бочкообразную форму образующей. Нижнее компрессионное кольцо имеет
снизу проточку для собирания масла при ходе поршня вниз, выполняя при
этом дополнительную функцию маслосбрасывающего кольца. Поверхность
кольца для повышения износоустойчивости и уменьшения трения о стенки
цилиндра фосфотируется. Маслосъемное кольцо имеет хромированные рабочие кромки и проточку на наружной поверхности, в которую собирается мас22
ло, снимаемое со стенок цилиндра. Внутри кольца устанавливается стальная
витая пружина, которая разжимает кольцо изнутри и прижимает его к стенкам цилиндра. Кольца ремонтных размеров изготавливаются (так же, как и
поршни) с увеличенным на 0,4 и 0,8 мм наружным диаметром.
Шатун (3) соединяет поршень с коленчатым валом и преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Части шатуна: верхняя головка, стержень и нижняя головка. В
верхнюю головку с запрессованной в нее бронзовой втулкой устанавливают
поршневой палец. Шатун штампуется из стали, обрабатывается вместе с
крышкой, и поэтому они в отдельности невзаимозаменяемые. Чтобы при
сборке не перепутать крышки и шатуны, на них клеймится номер цилиндра, в
который они устанавливаются. При сборке цифры на шатуне и крышке
должны находиться с одной стороны.
Подшипники. В двигателях применяют подшипники скольжения. Они
выполнены в виде двух вкладышей. Вкладыши изготовлены с высокой точностью, поэтому при установке не требуются подгонка, подпиливание стыков или применение прокладок.
Вкладыши представляют собой тонкостенную стальную ленту (толщина 2 - 3 мм) с нанесенным на нее слоем антифрикционного материала (материала с низким коэффициентом трения). На внешней поверхности вкладыша
выштампованы выступы – усы, которые препятствуют провороту вкладыша в
постели.
Коленчатый вал (25) передает вращающий момент на трансмиссию
автомобиля, а также используется для привода в движение различных механизмов двигателя. Коленчатый вал изготовляется горячей штамповкой из легированной стали или отливается из высокопрочного специального чугуна.
Он состоит из коренных шеек, которыми вал опирается на коренные подшипники, расположенные в картере; шатунных шеек; щек, соединяющих коренные и шатунные шейки; носка (передний конец) и хвостовика (задний конец).
В нижней части блока цилиндров расположены опоры коренных подшипников коленчатого вала. В постели этих расточек устанавливают тонкостенные сталеалюминиевые вкладыши. Форма расположения колен коленчатого вала зависит от числа и расположения цилиндров, порядка работы и
тактности двигателя. На большинстве автомобильных двигателей применяют
полноопорные коленчатые валы, у которых коренных шеек на одну больше,
чем шатунных.
В теле вала просверлены каналы для подачи масла от коренных шеек к
шатунным. Технологические выводы каналов закрыты колпачковыми заглушками. Для уменьшения вибраций двигателя вал снабжен противовесами, отлитыми за одно целое с валом. Они уравновешивают центробежные
силы шатунной шейки, шатуна и поршня, которые возникают при работе
двигателя. Кроме того, для уменьшения вибраций коленчатый вал еще динамически балансируют, высверливая металл в противовесах.
23
На холостом ходу двигателя его коленчатый вал вращается со скоростью приблизительно 800 - 900 оборотов в минуту (13 - 15 об/с). На средней
и большой скорости движения автомобиля число оборотов коленчатого вала
в минуту составляет уже от 2000 до 4000. А в ходе автомобильных соревнований, у специально подготовленных автомобилей, двигатель «раскручивается» до 12000 об/мин (200 об/с) и даже более того. Поршни движутся в цилиндре с огромной скоростью, за один оборот коленчатого вала каждый поршень
успевает подняться вверх, «развернуться» и опуститься вниз (или наоборот –
сначала вниз, потом вверх). Свой путь от одной мертвой точки до другой
поршни «пролетают» за сотые доли секунды.
Маховик (24) служит для обеспечения вывода поршней из мертвых точек, более равномерного вращения коленчатого вала многоцилиндрового
двигателя при его работе на режиме холостого хода, облегчения пуска двигателя, снижения кратковременных перегрузок при трогании автомобиля с места и передачи крутящего момента агрегатам трансмиссии на всех режимах
работы двигателя. Маховик изготовляют из чугуна и динамически балансируют в сборе с коленчатым валом. На фланце маховик центрируется в строго
определенном положении с помощью штифтов или болтов, которыми он крепится к фланцу.
На обод маховика напрессован зубчатый венец, предназначенный для
вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя. На торце или
ободе маховика многих двигателей наносят метки, по которым определяют
в.м.т. поршня первого цилиндра при установке зажигания (у карбюраторных
двигателей) или момента начала подачи топлива (у дизелей).
2.3. Компоновочные схемы кривошипно-шатунного механизма
Разнообразие областей применения двигателей внутреннего сгорания и,
следовательно, требований, предъявляемых к их конструкции, обусловливает
сложность построения классификационной схемы двигателей по конструктивным признакам.
Основной задачей при разработке классификационных схем является отбор нескольких общих признаков, на базе которых может быть проведено
построение частных классификаций. Для выявления этих признаков следует
проанализировать требования, предъявляемые к двигателям в зависимости от
их назначения.
Простота конструкции двигателя определяется необходимостью, с одной
стороны, облегчения его производства и эксплуатации, а с другой - повышения надежности.
Размеры двигателя и его масса зависят от общей компоновки двигателя,
конструктивных форм и размеров остова. Поэтому целесообразно в качестве
основы для классификации двигателей выбрать прежде всего геометрические
признаки, и в частности расположение в пространстве геометрических осей
главнейших его деталей.
Как правило, современные двигатели внутреннего сгорания имеют
24
механизмы для преобразования возвратно-поступательного движения
поршня во вращательное движение вала. К безвальным двигателям относятся
только свободнопоршневые генераторы газа, дизель-компрессоры, дизельмолоты и двигатель-трамбовка.
Один из основных факторов, определяющих конфигурацию двигателя, расположение и число рабочих цилиндров.
Однорядные двигатели (рис.13) характеризуются простотой конструкции и сравнительно высокой технологичностью изготовления. Указанные преимущества, а также
большой опыт построения и эксплуатации двигателей с
вертикально расположенными цилиндрами обусловливают
широкое применение подобных двигателей.
Основное преимущество V-образных двигателей
(рис.14) перед однорядными такой же мощности - меньшие
размеры и в первую очередь меньшая длина, вследРис.13
ствие чего увеличена жесткость таких ответственных
деталей, как картер (блок-картер), крышка (головка)
Схема однорядцилиндров и коленчатый вал. Наиболее
ного двигателя с
часто применяемый угол между осями
вертикальным
расположением
цилиндров 45-90°. Он определяется
цилиндров
назначением двигателя, требованиями к
размерам и порядком работы цилиндров,
расположенных в одном ряду. Там, где основное требование - уменьшение размеров, и
в первую очередь высоты, этот угол может
быть и больше 90°.
Рис.15
Схема двигателя с
W-образным расположением цилиндров
Аналогичные преимущества имеют двигатели с W-образно расположенными циРис. 14
линдрами (рис.15), но большого распространения они не получили, главным обра- Схема двигателя
зом, вследствие сложности конструкции с V-образным
шатунов, подшипников и других узлов и расположением
деталей. Однако в последнее время кон- цилиндров
структоры вновь стали применять эту схему.
В некоторых случаях двигатели выполняют с Хобразно расположенными цилиндрами (рис.16). Такие
двигатели имеют небольшие размеры по длине. Детали
кривошипно-шатунного механизма, корпуса и распределительного механизма в этом случае имеют очень
сложную конструкцию.
25
Рис.16
Схема двигателя с
X-образным расположением цилиндров
Рис.18
Схема двигателя со
звездообразным расположением цилиндров
Рис.20
Схема двухвального
двигателя с двумя
рядами параллельно
расположенных цилиндров
Углы между осями цилиндров могут
быть или разными, например 45, 60 и
120°, или одинаковыми.
В установках различного назначения
применяют также двигатели с горизонРис.17
тальными противолежащими цилиндрами
(рис.17). Для машин наземного транспорта Схема двигателя с
небольшая высота двигателя данного типа и горизонтальными
удобство размещения его в машине являют- противолежащими
ся в некоторых случаях несомненными пре- цилиндрами
имуществами по сравнению с двигателями,
имеющими вертикально или V-образно расположенные цилиндры.
В двигателях со звездообразно расположенными цилиндрами (рис.18) проще осуществлять воздушное охлаждение, чем в двигателях с цилиндрами, расположенными в
ряд. Однако, как правило, шатуны и коленчатые валы звездообразных двигателей очень
нагружены и имеют сложную конструкцию.
Рис.19
Последнее характерно для двигателей с
цилиндрами, расположенными в виде много- Схема двигателя
рядной звезды (рис.19).Они обладают мень- с расположением
цилиндров в виде
шими размерами и массой при большей мощ- многорядной
ности по сравнению с другими одновальными звезды
двигателями.
В связи с необходимостью создания мощных быстроходных двигателей значительное
внимание уделяется двухвальным и многовальным конструкциям. Конструктивные схемы подобных двигателей весьма разнообразны.
Двухвальные двигатели могут быть выполнены
сдвоенными с двумя рядами параллельно расположенных цилиндров (рис.20). В этом случае два коленчатых вала соединены между собой зубчатой передачей. Необходимо отметить
также двигатели с Н-образно (рис.21) и Iобразно расположенными цилиндрами. Наконец, цилиндры могут быть расположены под угРис.21
лом и иметь общую (для двух цилиндров) камеСхема двухвальру сгорания.
ного двигателя с
Н-образным расположением цилиндров
26
2.4. Неисправности и уход за кривошипно-шатунным механизмом
Вследствие износа деталей кривошипно-шатунного механизма в их сопряжениях увеличиваются зазоры. При этом появляются ненормальные стуки, наблюдается падение давления масла, ухудшается смазка деталей. Работа
двигателя при повышенном износе деталей сопровождается понижением
мощности и большим перерасходом топлива и масла.
Если зазоры в подшипниках и овальность шеек коленчатого вала выше
допустимых величин, необходимо перешлифовать коренные и шатунные
шейки на следующий ремонтный размер и заменить вкладыши новыми, соответствующего ремонтного размера. Зазор в подшипниках проверяют, измеряя диаметры шеек коленчатого вала и вкладышей, зажатых крышками в
постелях блок-картера и шатунов.
Падение мощности двигателя, повышенный угар картерного масла, повышенное выделение газов из сапуна, трудность запуска двигателя являются
признаками износа и пригорания поршневых колец, износа гильз цилиндров
и поршней. Для проверки состояния гильзо-поршневой группы необходимо
снять головку цилиндров и поддон, очистить от нагара головку цилиндров,
днища поршней и верхний нерабочий пояс гильз цилиндров, вынуть поршни
с шатунами. Если необходимо, снять поршневые кольца и отделить поршень
от шатуна.
Износ поршневого кольца в радиальном направлении характеризуется
величиной зазора в замке, износ по высоте – зазором между кольцом и торцами канавки в поршне. Поршневые кольца должны свободно перемещаться
в канавках поршня под действием собственного веса. Замки поршневых колец перед установкой поршня в гильзу располагаются на равных расстояниях
один от другого. Они не должны находиться против отверстия под палец.
Повышенный износ в соединении бобышек поршня и верхней головки
шатуна с поршневым пальцем характеризуется звонким металлическим стуком последнего, легко прослушиваемым в верхней части цилиндра на работающем двигателе.
27
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Задания к лабораторной работе
Записать назначение КШМ, перечислить его детали.
Начертить схемы компоновки КШМ ГАЗ 53-12, ГАЗ 24.
Деталировка КШМ.
Выполнить эскизы поршневой группы, шатуна, маховика, коленчатого вала.
Начертить схемы форм камеры сгорания.
Неисправности КШМ.
Контрольные вопросы
1. Назначение КШМ.
2. Из каких деталей состоит КШМ?
3. Какие детали относятся к подвижным, а какие к неподвижным?
4. Сформулируйте назначение каждой детали КШМ.
5. Назовите основные неисправности КШМ и способы их устранения.
6. Каким нагрузкам подвергается поршень?
7. Почему диаметр головки поршня меньше, чем диаметр юбки?
8. Из какого материала изготавливают поршень, коленчатый вал,
шатун, поршневой палец, поршневые кольца, блок цилиндров,
головку цилиндров?
9. Как зависит утечка газов из цилиндра с увеличением частоты
вращения коленчатого вала?
10. Почему поршневой палец устанавливают в поршень с натягом?
11. Назовите основные неисправности КШМ и способы их устранения.
28
3. ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ
3.1. Назначение газораспределительного механизма
Газораспределительный механизм (ГРМ) служит для своевременного
наполнения цилиндров двигателя свежей топливной смесью и очистки от отработавших газов.
3.2. Схемы газораспределительного механизма по месту
расположения распределительного вала
По месту расположения распределительного вала различают ГРМ с
нижним и верхним расположением распределительного вала. Нижние распределительные валы располагают в картере двигателя (рис.22), верхние
распределительные валы - на головке цилиндров (рис.24).
Работа ГРМ с нижним расположением распределительного вала и подвесным расположением клапанов (рис.22).
При вращении коленчатого вала крутящий момент с помощью шестерен
передается распределительному валу (1), который, поворачиваясь, своим кулачком поднимает толкатель (2). Усилие от толкателя передается на штангу
(3), от штанги на коромысло (4), которое своим вторым концом давит на
стержень клапана (5), открывая его.
3
4
2
1
Рис.22
1 – распределительный вал
(кулачок);
2 – толкатель;
3 – штанга;
4 – коромысло;
5 – клапанный механизм
Рис.23
1 – распределительный
вал (кулачок);
2 – толкатель;
3 – клапанный механизм;
4 – тепловой зазор
29
Работа ГРМ с нижним расположением распределительного вала и боковым расположением клапанов (рис.23).
При вращении распределительного вала (1) кулачок поднимает толкатель (2), который своим концом давит на стержень клапана и клапан открывается.
Привод распределительного вала от коленчатого вала обычно осуществляется с помощью зубчатой пары. Для снижения шума при работе зубья шестерен выполняют косыми. С этой же целью шестерню распределительного
вала нередко изготавливают из текстолита.
Привод клапана от кулачка распределительного вала осуществляется
через толкатель, штангу и коромысло.
Достоинства ГРМ с нижним расположением распределительного вала:
простота конструкции и компактность двигателя.
Недостатки схемы: сравнительно большая масса движущихся элементов
ГРМ и меньшая жесткость привода клапанного узла из-за длинной податливой штанги, что может привести к возникновению колебаний.
Работа ГРМ с верхним расположением распределительного вала (рис.24).
Верхние распределительные валы устанавливают в головке блока цилиндров.
траверса
Рис. 24
Схемы ГРМ с верхним расположением распределительного вала
30
Это обуславливает большое межосевое расстояние между коленчатым и
распределительным валами.
При вращении распределительного вала его кулачки действуют на траверсу или коромысло, которые открывают клапаны.
В этих механизмах нет толкателей и штанг, проще отливка блок-картера
и меньше шум при работе.
Недостатки схемы: большие габариты двигателя из-за большого диаметра шестерни на распределительном валу.
Для привода клапанов могут использоваться один или два распределительных вала Привод распределительного вала от коленчатого вала организуется цепью или зубчатым ремнем (рис.25 а, б, в, г). В мощных дизелях привод возможен с помощью цилиндрических шестерен, а также систем промежуточных валов с коническими или винтовыми шестернями.
Рис. 25
1 – коленчатый вал;
2 – жидкостный насос;
3 – натяжной ролик;
4 – распределительные валы;
5 – приводной ремень;
6 – натяжитель цепи;
7 – башмак натяжителя цепи;
8 – цепь;
9 – успокоитель цепи;
10 – масляный насос;
11 – промежуточные валы
31
Привод распределительного вала зубчатым ремнем (а) обеспечивает достаточную долговечность, устойчивость регулировок, приемлемую стоимость, низкий уровень шума и не требует смазки. Ремень изготавливают из
синтетических материалов, армированных стекловолокном или проволочным
кордом. От схода с цилиндрических зубчатых шкивов и натяжного ролика
его перемещение ограничено буртиками.
Цепная передача распределительного вала (б) обеспечивает простоту
конструкции, снижение массы привода, сравнительно малую шумность работы. В приводе используют зубчатые или втулочно-роликовые двухрядные
цепи, которые дешевле и получили большее распространение. К недостаткам
цепного привода относится вибрация цепи при резко меняющихся нагрузках,
а также ее износ и вытяжка в процессе эксплуатации. Для устранения вибрации применяют успокоители (9) колебаний и натяжные устройства (6) и (7).
Привод распределительных валов цилиндрическими шестернями (в)
осуществляется большим количеством шестерен, а это увеличивает массу.
Привод распределительных валов с промежуточными валами (г)
надежен в работе, но сложен и требует точной регулировки зацепления шестерен.
Для того, чтобы изменение размеров при нагревании деталей механизма
газораспределения не нарушало плотной посадки клапана в гнезде, между
торцом стержня клапана и бойком коромысла при подвесных клапанах или
между торцом стержня клапана и толкателем при боковых клапанах имеется
зазор. На холодном двигателе у впускных клапанов зазор составляет 0,150,40 мм, у выпускных – 0,20-0,45 мм.
Неотрегулированный тепловой зазор:
1. Большой тепловой зазор приводит к:
 неполному открытию клапанов;
 падению мощности, приемистости;
 увеличению расхода топлива;
 стукам.
2. Малый тепловой зазор приводит к:
 неполному прикрытию клапанов;
 обгоранию фасок клапана;
 падению мощности, экономичности;
 снижению компрессии;
 выходу из строя клапанов;
 отказу работы двигателя.
32
3.3. Деталировка газораспределительного механизма
1. Распределительный вал служит для своевременного открытия
клапанов в определенной последовательности (рис.26). Распределительный
вал изготовляют из малоуглеродистых или среднеуглеродистых сталей. Заготовку распределительного вала получают ковкой в штампах с последующей
обработкой.
7
Рис. 26
1 – эксцентрик привода топливного насоса; 2 – ведомая шестерня; 3 – опорные шейки;
4 – распределительный вал; 5 – кулачки; 6 – шестерня привода масляного насоса; 7 –
скользящие подшипники
Эксцентрик привода топливного насоса (1) (рис.26) выполнен отдельно от вала (4) и крепится к нему спереди. На первой опорной шейке (3)
имеются продольное и радиальное отверстия для подвода масла к упорному
фланцу вала. От второй и четвертой опорных шеек распределительного вала
масло отводится в канал головки блока и далее для смазки коромысел.
Шестерни (2) и (6) закрываются крышкой с уплотнительной прокладкой. Поскольку обе шестерни имеют косые зубья, то при работе возможно осевое смещение вала. Для его устранения между первой опорной шейкой
распределительного вала и шестерней устанавливается распорное кольцо и
фланец, который двумя болтами крепится к блоку цилиндров двигателя.
2. Толкатели (2) (см. рис.22) предназначены для передачи усилия
от распределительного вала (1) на штанги (3) и коромысло (4) (при нижнем
расположении распределительного вала и верхнем расположении клапанов)
или стержень клапана (при нижнем расположении клапанов).
В двигателях с верхним расположением клапанов толкатель (2)
представляет собой стальной стакан, опирающийся своим днищем на кулачок.
В двигателях с нижним расположением клапанов толкатель (2) состоит из стержня, изготовленного вместе с опорной тарелкой, которой он
опирается на кулачок (рис.23). Толкатели перемещаются в направляющих,
выполненных в стенках картера двигателя. Толкатели изготовлены из стали.
33
3. Штанги толкателей предназначены для передачи усилия от
толкателей на коромысла (см. рис.22). Штанга нижним концом опирается на
толкатель, а верхним упирается в коромысло.
Изготавливаются толкатели из стальных и дюралюминиевых трубок
со сферическими стальными наконечниками, для того чтобы уменьшить трение.
4. Коромысло предназначено для передачи усилия от штанг толкателей к клапанам. Изготавливается коромысло в виде двуплечного рычага,
свободно установленного на ось, жестко закрепленную шпилькой на головке
блока цилиндров с помощью стоек. Одно плечо коромысла упирается в
штангу, а другое – в стержень клапана. Для удержания коромысел на оси в
заданном положении между ними установлены дистанционные втулки и распорные пружины.
Коромысла изготавливают штамповкой из листовой стали.
5. Клапанный механизм (рис.27) должен обеспечивать наполнение
цилиндра и его герметизацию. Клапанный механизм включает в себя клапан
(1), пружину (5), элементы крепления клапана и пружины (4), (6), (7),
направляющую втулку (12), седло клапана (11).
Клапаны открывают отверстия для впуска горючей смеси или воздуха в цилиндр двигателя или отверстия для выпуска отработавших газов из
цилиндра двигателя.
Клапан состоит из головки и стержня. Головка имеет фаску, выполненную под углом 45° или 30°. Этой фаской клапан плотно садится в гнездо с
такой же фаской. Рабочие фаски клапана и гнезда тщательно притираются с
тем, чтобы обеспечить полную герметичность. Для улучшенного наполнения
цилиндров горючей смесью или воздухом на большинстве двигателей головки впускных клапанов выполняют большего диаметра, чем выпускных (диаметр тарелки впускного клапана – 47мм, выпускного – 36мм).
Выпускные клапаны имеют внутри полость, заполненную металлическим натрием. Натрий во время работы двигателя плавится и, перемещаясь
внутри полости при движении клапана, интенсивно переносит тепло от головки к стержню, откуда оно передается к втулке клапана.
Впускной клапан изготовлен из жаростойкой хромокремнистой, а
выпускной – из хромоникельмарганцовистой стали.
Клапанная пружина предназначена для замыкания кинематической
связи системы кулачок распределительного вала – клапан в процессе его перемещения, а также для удерживания клапана в закрытом положении при
превышении силы давления в трубопроводе над силой давления в цилиндре.
Материалом для изготовления пружин является пружинная сталь.
Пружину подвергают закалке и среднему отпуску.
Чтобы повысить долговечность опорной поверхности головки блока
цилиндров, под пружину устанавливают стальную штампованную тарелку.
Направляющая втулка обеспечивает поступательное перемещение
клапана и отвод теплоты от стержня клапана. Для фиксации в головке цилиндров втулки выполняют с выточкой под пружинное стопорное кольцо.
34
Втулку изготавливают из антифрикционных серых чугунов, бронзы, спекаемой хромистой или хромоникелевой керамики.
Клапан с пружиной крепятся опорной тарелкой (6) (рис.27) и двумя
разрезными сухарями (7) с углом конуса (10 – 15)°.
Седло клапана предназначено для повышения долговечности зоны
контакта клапана с головкой цилиндра. Для изготовления седла применяют
специальные легированные чугуны или жаростойкие сплавы. На рабочую
поверхность седла выпускного клапана иногда наносят слой тугоплавкого
материала.
6
7
5
4
3
12
2
8
1
1 – выпускной клапан;
2 – неподвижный корпус;
3 – шарик;
4 - упорная шайба;
5 – пружина клапана;
6 – тарелка пружины клапана;
7 – сухарь клапана;
8 – натриевое наполнение;
9 – жаропрочная наплавка рабочей фаски
клапана;
10 – заглушка;
11 – седло;
12 – направляющая втулка
11
10
9
Рис. 27
Клапанный механизм в сборе (выпускной клапан)
3.4. Поворотный механизм клапана
В процессе работы двигателя на рабочих фасках клапанов (особенно
выпускных) откладывается нагар. При попадании частиц нагара на фаску
клапаны начинают неплотно закрывать седло, в результате чего нарушается
герметичность и снижается компрессия в цилиндре. Отложение большого
количества нагара на головках клапанов приводит к ухудшению отвода тепла
на седла клапанов, перегреву и, возможно, прогоранию клапанов, особенно
выпускных клапанов. Под действием перегрева головки клапана происходит
калильное воспламенение рабочей смеси, нарушающее нормальное протекание рабочего процесса.
35
Для устранения нарушений необходимо проворачивание клапана.
Поворотный механизм клапана может быть выполнен в виде обоймы, на которую опирается пружина (5) (рис.27), или конической втулки, установленной между сухариками (7) и тарелкой пружинного клапана (6). Обойма вращается за счет перекатывания шариков (3) в наклонных углублениях из-за
изменения сил, вызывающих перемещение клапана. Втулка нижним торцом
опирается на днище тарелки по небольшой площади. В определенный момент времени, когда суммарная сила, действующая вдоль клапана, невелика
и сила трения в плоскости контакта мала, вибрация двигателя вызывает колебания втулки, отрывает ее от тарелки и поворачивается вместе с клапаном.
3.5. Фазы газораспределения
Считалось, что впускной клапан открывается в момент, когда поршень
находится в в.м.т., и закрывается, когда поршень находится в н.м.т., а выпускной открывается, когда поршень находится в н.м.т., и закрывается, когда он достигает в.м.т.
В действительности клапаны открываются с опережением, т.е. до прихода поршня в в.м.т. или н.м.т., и закрываются с запаздыванием, т.е. после
прохода поршнем в.м.т. или н.м.т. Это позволяет лучше наполнять цилиндр
двигателя свежей горючей смесью или воздухом и лучше его очищать от отработавших газов.
Опережение открытия или запаздывание закрытия клапанов, выраженное в градусах угла поворота коленчатого вала двигателя, называется фазами
газораспределения.
Фазы газораспределения на примере автомобиля ЗИЛ-130
Опережение
впуска
Запаздывание
выпуска
Опережение
выпуска
Запаздывание
впуска
Рис. 28 Фазы газораспределения
Впускной клапан открывается на 31° раньше в.м.т. и закрывается
через 83° после прохождения н.м.т. Следовательно, такт впуска длится
31° + 180° + 83° = 294°, а не 180° . Выпускной клапан открывается на 67°
36
раньше н.м.т. и закрывается через 47° после прохождения в.м.т. Следовательно, такт выпуска длится в течение 67° + 180° + 47° = 294° вместо 180°. В
момент нахождения поршня в в.м.т.оба клапана приоткрыты и, следовательно, в этот момент осуществляется продувка цилиндра свежей горючей смесью. Фактически горючая смесь вытесняет отработавшие газы и в момент,
когда она начала бы выходить в выхлопную трубу, выпускной клапан закрывается.
Момент, когда оба клапана в цилиндре двигателя находятся в приоткрытом состоянии, называется перекрытием клапанов. Это способствует
более полной очистке цилиндра от отработавших газов и лучшему его
наполнению свежей горючей смесью, что позволяет получить большую
мощность при тех же размерах цилиндров. Для данного двигателя перекрытие клапанов составляет 31° + 47° = 78° .
3.6. Неисправности газораспределительного механизма
Неисправности 1) подгорание рабочих фасок клапанов и седел;
2) неплотное закрытие и неполное открытие клапанов;
3) недостаточная затяжка или повреждение прокладок головок блока цилиндров
Признаки
1) стуки под крышками головок блока цилиндров и падение
мощности;
2) хлопки в глушителях (для выпускных клапанов) и обратные вспышки в карбюраторе (для впускных клапанов);
3) появление в местах стыка пузырьков
Причины
Методы
устранения
1) перегрев двигателя;
2) нарушение регулировки зазоров в клапанах
1) отрегулировать зазор между стержнями клапанов и коромыслами;
2) притереть клапаны;
3) заменить прокладки или подтянуть крепления головок
блока
37
Задания к лабораторной работе
1. Записать назначение ГРМ.
2. Начертить схемы ГРМ (с верхним и нижним расположением распределительного вала).
3. Описать работу ГРМ
4. Деталировка ГРМ.
5. Зарисовать эскиз клапанного механизма в сборе.
6. Описать фазы газораспределения (на примере конкретного двигателя). Что такое перекрытие клапанов? Для чего оно необходимо?
7. Рассчитать углы перекрытия клапанов двигателя.
8. Объяснить необходимость зазоров в ГРМ и их влияние на работу
двигателя.
9. Схемы привода ГРМ.
Контрольные вопросы
1. Назначение ГРМ.
2. Из каких деталей состоит ГРМ?
3. Сформулируйте назначение каждой детали ГРМ.
4. Что называется фазами газораспределения?
5. Что такое перекрытие клапанов и для чего оно необходимо?
6. Какие силы действуют в механизме газораспределения?
7. Каким образом достигается вращательное движение толкателя?
8. Каким образом достигается вращательное движение выпускного
клапана?
9. Из каких материалов выполняются детали ГРМ?
10. Расположение тепловых зазоров в ГРМ.
11. Какими передачами осуществляется привод ГРМ?
12. Зачем согласовывать вращение распределительного вала с коленчатым? Какими средствами это достигается?
38
4. ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ
Проверка знаний студентов по разделу «Общее устройство автомобиля.
Механизмы двигателя» может быть проведена в виде тестового задания.
Пример такого задания приведен ниже.
1. Из каких частей состоит автомобиль?
а) Двигатель, шасси, кузов.
б) Двигатель, трансмиссия, кузов.
в) Двигатель, ходовая часть, кузов.
2. Что называют двигателем?
а) Двигатель – машина, преобразующая какой - либо вид энергии в
механическую работу.
б) Двигатель – устройство, предназначенное для преобразования
движения и скорости.
в) Двигатель – устройство, передающее крутящий момент от
коленчатого вала к ведущим колесам автомобиля.
3. Как классифицируют поршневой двигатель внутреннего сгорания по
способу смесеобразования?
а) Внутреннее, внешнее.
б) Принудительное, самопроизвольное.
в) Бензиновый, дизельный.
4. Рабочий объем цилиндра равен 500см3, объем камеры сжатия 100см3.
Чему равна степень сжатия?
а) 0.5
б) 5
в) 10
5. Во время какого такта совершается полезная работа?
а) Впуск.
б) Сжатие.
в) Расширение.
6. Чему равен угол поворота коленчатого вала между двумя рабочими
ходами в 8 - цилиндровом двигателе?
а) 90°
б) 120°
в) 180°
7. Сколько совершено рабочих ходов в 6 - цилиндровом двигателе за
2 оборота коленчатого вала?
а) 3
б) 6
в) 12
8. Какой механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня
во вращательное движение коленчатого вала и наоборот?
а) Кривошипно – шатунный.
б) Газораспределительный.
39
в) Двигатель.
9. Что называется рабочим объемом?
а) Объем над поршнем, когда он находится в в.м.т.
б) Объем, освобожденный поршнем при перемещении его от в.м.т. к
н.м.т.
в) Объем пространства над поршнем при нахождении его в н.м.т.
10. Какая деталь непосредственно воспринимает давление расширяющихся
газов и передает усилие на коленчатый вал?
а) Поршень.
б) Поршневой палец.
в) Шатун.
11. Какая деталь кривошипно – шатунного механизма обеспечивает передачу
вращения от коленчатого вала к водяному насосу?
а) Шкив коленчатого вала.
б) Распределительная шестерня.
в) Шестерня привода масляного насоса.
12. Из какого материала сделан поршень?
а) Сталь.
б) Чугун.
в) Алюминиевый сплав.
13. Какая деталь служит для накопления энергии во время рабочего хода?
а) Маховик.
б) Противовесы.
в) Щеки коленвала.
14. С какой скоростью распространяется в цилиндре фронт пламени при
нормальном сгорании горючей смеси?
а) 2-3м\с.
б) 20-30м\с.
в) 2000-3000м\с.
15. Какова скорость распространения фронта пламени при детонационном
сгорании?
а) 2-3м\с
б) 20-30м\с
в) 2000-2500м\с.
16. Сколько шатунных шеек у 8 - цилиндрового V-образного двигателя?
а) 4
б) 6
в) 8.
17. Масса маховика уменьшается, если
а) двигатель быстроходный, с большим числом цилиндров;
б) двигатель тихоходный, с малым числом цилиндров;
в) двигатель тихоходный.
40
18. Детонационная стойкость топлива для бензинового двигателя
оценивается
а) цетановым числом;
б) октановым числом;
в) степенью сжатия.
19. Самовоспламеняемость топлива для дизельных двигателей оценивается
а) цетановым числом;
б) октановым числом;
в) степенью сжатия.
20. У каких двигателей удельный эффективный расход топлива меньше?
а) У дизельных.
б) У бензиновых.
в) Одинаковый.
21. Какая деталь ограничивает осевое перемещение поршневого пальца?
а) Гильза.
б) Верхняя головка шатуна.
в) Стопорное кольцо.
22. Какие детали препятствуют проникновению газов из камеры сгорания
в картер двигателя?
а) Компрессионные кольца.
б) Маслосъемные кольца.
в) Стопорное кольцо.
23. Какой механизм предназначен для своевременного поступления в
цилиндры горючей смеси или воздуха и выпуска отработанных газов?
а) Газораспределительный механизм.
б) Декомпрессионный механизм.
в) Кривошипно-шатунный механизм.
24. Сколько оборотов совершает распределительный вал за четыре оборота
коленчатого вала?
а) 1
б) 2
в) 4.
25. В каком такте открывается впускной клапан?
а) В такте выпуска.
б) В такте впуска.
в) В такте сжатия.
26. В конце какого такта оба клапана открыты?
а) Выпуска.
б) Впуска.
в) Расширения.
27. В каком такте закрывается выпускной клапан?
а) Впуска.
б) Выпуска.
в) Сжатия.
41
28. В 8-м цилиндре восьмицилиндрового V-образного двигателя произошел
рабочий ход. Укажите номер следующего цилиндра, в котором должен
произойти рабочий ход 1-5-4-2-6-3-7-8.
а) 1
б) 3
в) 7.
29. Между какими деталями выполняется тепловой зазор?
а) Бойком коромысла и торцом стержня клапана.
б) Тарелкой клапана и седлом клапана.
в) Штангой и коротким плечом коромысла.
30. Из какого материала выполняется распределительный вал?
а) Сталь или модифицированный чугун.
б) Алюминиевый сплав.
в) Пластмасса.
31. Чем вызывается необходимость охлаждения двигателя?
а) Перегревом.
б) Охлаждением.
в) Перегревом и охлаждением.
32. Какое устройство обеспечивает принудительную циркуляцию
охлаждающей жидкости в системе охлаждения?
а) Водяной насос.
б) Вентилятор.
в) Центрифуга.
33. С какой деталью соединен шкив привода насоса?
а) Шкив коленчатого вала.
б) Шестерня распределительного вала.
в) Маховик.
34. Какое устройство меняет направление циркуляции охлаждающей
жидкости?
а) Термостат.
б) Насос.
в) Расширительный бачок.
35. Для чего предназначен паровоздушный клапан?
а) Выпускает пар из радиатора в атмосферу.
б) Впускает воздух из атмосферы в радиатор.
в) Выпускает пар из радиатора в атмосферу и впускает воздух из
атмосферы в радиатор.
42
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература
1. Богатырев А.В. Автомобили. – М.: Колос, 2004.
2. Вахламов В.К. Автомобили: Теория и конструкция автомобиля и двигателя: Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. – М.:
Издательский центр «Академия», 2003. – 816 с.
3. Гуревич А.М.,Сорокин Е.М. Тракторы и автомобили. 4-е изд., перераб.
и доп. - М.: Колос, 1978.
4. Пехальский А.П. Устройство автомобилей: Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.
Дополнительная литература
1. Дзюба П.Я., Монтаков В.А. Автомобили, тракторы и сельскохозяйственные машины: Учебное пособие. – Киев: Вища школа. Головное
изд-во, 1983.
2. Кульницкий А.Р. Токсичность автомобильных и транспортных двигателей: Учебное пособие для студентов вузов. – Москва: Акад. Проспект, 2004.
3. Стуканов В.А. Автомобильные эксплуатационные материалы: Учебное пособие: Лабораторный практикум: - Москва; ФОРУМ, ИНФРА ,
2003.
4. Родичев В.А. Грузовые автомобили. Устройство и техническое обслуживание: Иллюстрированное учебное пособие. Альбом плакатов Москва: Издательский центр «Академия», 2004.
43
Учебное издание
Мухина Мария Вадимовна, Глебов Вадим Вадимович, Григорьева Ирина
Александровна
Устройство автомобиля
Часть 1.
Общее устройство автомобиля. Механизмы двигателя
Учебно – методическое пособие
Редактор Т.Н.Томилова
Подписано в печать
2007г. Печать оперативная
Объем 2,6 печ. л. Тираж 100 экз. Заказ
Нижегородский государственный педагогический университет
Полиграфический участок АНО «МУК НГПУ»
603950, Нижний Новгород, ГСП-37, ул. Ульянова, 1
44
45