Кривошипно-шатукный механизм

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Механизм состоит из подвижных и неподвижных частей. К неподвижным частям относятся: блок цилиндров, головка блока цилиндров и картер. К подвижным частям - поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал и маховик. Поршни, поршневые кольца и поршневые пальцы в сборе образуют поршневую группу.

Блок цилиндров является остовом двигателя. На нем и внутри него размещаются механизмы и устройства двигателя. Он (рис. 1) представляет собой группу цилиндров 11, изготовленную в общей отливке с верхней частью картера 10 из специального низко-легированного чугуна. Внутри блока между стенками цилиндров и его наружными стенками имеется специальная полость 9, называемая рубашкой охлаждения. В ней циркулирует охлаждающая жидкость системы охлаждения двигателя. В нижней части блока цилиндров находятся опоры 2 для коренных подшипников коленчатого вала, которые имеют съемные крышки 1, прикрепляемые к блоку самоконтрящимися болтами. В передней части блока цилиндров имеется полость 3 для цепного привода газораспределительного механизма. Эта полость закрывается крышкой, отлитой из алюминиевого - сплава. Для повышения жесткости нижняя плоскость блока цилиндров несколько опущена (на 50 мм) относительно оси коленчатого вала.

Рис 1. Блок и головка цилиндров двигателя

Головка блока цилиндров закрывает цилиндры сверху и служит для размещения в ней камер сгорания и деталей газораспределительного механизма. Головка 8 блока цилиндров (см. рис. 1) выполнена общей для всех цилиндров, отлита из алюминиевого сплава и имеет камеры сгорания клиновидной формы. В ней находятся каналы для впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов, рубашка охлаждения и резьбовые отверстия для свечей зажигания. В головку запрессованы седла и направляющие втулки клапанов, изготовленные из чугуна. Головка крепится к блоку цилиндров болтами. Между головкой и блоком цилиндров установлена металлоасбестовая прокладка 4, обеспечивающая герметичность их соединения. Сверху к головке блока цилиндров шпильками крепится корпус подшипников с распределительным валом, и она закрывается стальной штампованной крышкой 6, имеющей горловину 7 для заливки масла в двигатель. Для устранения течи масла между "крышкой и головкой блока цилиндров установлена уплотняющая прокладка 5 из пробкорезиновой смеси.

Поршень служит для восприятия давления газов при рабочем ходе и осуществления вспомогательных тактов (впуска, сжатия, выпуска). Поршень 7 (рис. 2) (представляет собой полый цилиндр, отлитый из алюминиевого сплава. Он имеет плоское днище 6, головку 5 и юбку 8. Снизу днище поршня усилено ребрами. В головке поршня изготовлены канавки 4 для поршневых колец. В юбке поршня находятся приливы 3 (бобышки) с отверстиями для поршневого пальца. Юбка сделана овальной в поперечном сечении, конусной по высоте и с вырезами в нижней части. Овальность и конусность юбки исключают заклинивание поршня в цилиндре, а вырезы - касание поршня с противовесами коленчатого вала. Кроме того, вырезы в юбке уменьшают массу поршня. Для лучшей приработки к цилиндрам наружная поверхность юбки поршня покрыта тонким слоем олова. Отверстие в бобышках под поршневой палец смещено относительно диаметральной плоскости поршня на 2 мм. Этим уменьшаются перекашивание и удары поршня при переходе его через верхнюю мертвую точку.

Рис. 2. Поршневая группа и шатун двигателя

Поршневые кольца уплотняют полость цилиндра, исключают прорыв газов в картер двигателя (компрессионные 2) и попадание масла в камеру сгорания (маслосъемное 1). Кроме того, они отводят тепло от головки поршня к стенкам цилиндра. Компрессионные и маслосъемное кольца разрезные. Они изготовлены из специального чугуна. Вследствие упругости они плотно прилегают к стенкам цилиндра. При этом между разрезанными концами колец (в замках) сохраняется небольшой зазор (0,2-0,35 мм). Маслосъемное кольцо имеет внутреннюю разжимную витую пружину.

Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Палец 9 - трубчатый, стальной, запрессован в верхнюю головку шатуна с натягом и свободно вращается в бобышках поршня.

Шатун служит для соединения поршня с коленчатым валом и передачи усилий между ними. Шатун 10 стальной, кованый и состоит из неразъемной верхней головки 11 (см. рис. 2), стержня 12 двутаврового сечения и разъемной нижней головки 13. Нижней головкой шатун соединяется с коленчатым валом. Съемная половина нижней головки является крышкой шатуна и прикреплена к нему двумя болтами 14. В нижнюю головку шатуна вставляют тонкостенные биметаллические, сталеалюминиевые вкладыши 15 шатунного подшипника. В нижней головке шатуна имеется специальное отверстие 16 для смазки стенок цилиндра.

Коленчатый вал воспринимает усилия от шатунов и передает создаваемый на нем крутящий момент трансмиссии автомобиля. От него также приводятся в действие различные механизмы двигателя (газораспределительный механизм, масляный насос, распределитель зажигания, насос охлаждающей жидкости и др.). Коленчатый вал 1 (рис. 3) - пятиолорный, отлит из специального высокопрочного чугуна. Он состоит из коренных 3 и шатунных 5 шеек, щек 4, противовесов 6, переднего 2 и заднего 7 концов. Коренными шейками коленчатый вал установлен в подшипниках (коренных опорах) картера двигателя, вкладыши 11 которых тонкостенные биметаллические, сталеалюминиевые. К шатунным шейкам коленчатого вала присоединяют нижние головки шатунов. Смазка шатунных подшипников осуществляется по каналам, соединяющим коренные шейки с шатунными. Щеки соединяют коренные и шатунные шейки коленчатого вала, а противовесы разгружают коренные подшипники от центробежных сил неуравновешенных масс. На переднем конце коленчатого вала крепятся: ведущая звездочка цепного привода газораспределительного механизма; шкив ременной передачи для привода вентилятора, насоса охлаждающей жидкости, генератора; храповик для проворачивания вала вручную пусковой рукояткой. В заднем конце коленчатого вала имеется специальное гнездо для установки подшипника первичного (ведущего) вала коробки передач. К торцу заднего конца вала с помощью специальной шайбы 8 болтами 9 крепится маховик 10. От осевых перемещений коленчатый вал фиксируется двумя опорными полукольцами 12, которые установлены в блоке цилиндров двигателя по обе стороны заднего коренного подшипника. Причем с передней стороны подшипника ставится сталеалюминиевое полукольцо, а с задней - металлокерамическое.

Рис. 3. Коленчатый вал и маховик двигателя

Маховик обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала, накапливает энергию при рабочем ходе для вращения вала при подготовительных тактах и выводит детали кривошипно-шатунного механизма из мертвых точек. Энергия, накопленная маховиком, облегчает пуск двигателя и обеспечивает трогание автомобиля с места. Маховик 10 представляет собой массивный диск, отлитый из чугуна. На обод маховика напрессован стальной зубчатый венец, предназначенный для пуска двигателя электрическим стартером. К маховику крепятся детали сцепления.

Крепление двигателя. Двигатель в сборе со сцеплением и коробкой передач устанавливают на автомобиле на трех эластичных опорах (две передние и задняя). Эластичные опоры уменьшают вибрации двигателя и смягчают удары, передаваемые на двигатель от дорожных неровностей при движении автомобиля. Передними опорами двигатель крепится к поперечине передней подвески автомобиля, а задней опорой - к поперечине задней подвески двигателя. Передние опоры имеют упругие элементы, представляющие собой резиновые подушки, в которых завулканизированы стальные шайбы с болтами крепления. У задней опоры резиновая подушка завулканизирована в стальной обойме и имеет стальную втулку.