Основные детали двигателя автомобиля. Примеры устройства двигателя внутреннего сгорания

Некоторые примеры устройства двигателя

В этой статье мы поверхностно ознакомимся с некоторыми конструкциями автомобильного двигателя внутреннего сгорания. Возможно, не все читатели видели полностью разобранный двигатель.

В статье, описывающей принципы работы простейшего одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, были перечислены основные детали такого двигателя и кратко описано их предназначение. В статье о конфигурации цилиндров двигателя были даны самые распространенные схемы расположения цилиндров двигателя. В этой статье будут рассмотрены некоторые практические компоновки автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

Как ранее указывалось, что в современном автомобилестроении наибольшее распространение получил рядный четырёхцилиндровый двигатель ( R 4). Вот с рассмотрения его практический конструкции и начнём.

Основные элементы двигателя внутреннего сгорания

Позднее будут рассмотрены устройство и предназначение каждого элемента структуры двигателя а сейчас просто ознакомимся из каких структурных элементов состоит двигатель.

Классический двигатель R 4

На этом рисунке указаны основные элементы классического четырёхцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, выпускающегося уже более ста лет.

Указанные на рисунке основные элементы двигателя имеют все автомобильные двигатели внутреннего сгорания, как бензиновые, как и дизельные. Но конструкция, и даже количество этих элементов у разных двигателей могут отличаться.

Структура современного бензинового двигателя R 6 автомобиля Лэнд Ровер, объёмом цилиндров 3,2 литра

1. Клапанная крышка
2. Блок цилиндров
3. Общий блок крышек коренных подшипников коленчатого вала
4. Масляный поддон
5. Блок привода вспомогательных агрегатов

В структуре этого двигателя присутствуют два элемента, не имеющихся на широко распространённых двигателях. Это 4 – Общий блок крышек коренных подшипников коленчатого вала , честно сказать, даже не знаю, как правильно по-русски назвать эту штуку. В различных статьях её все называют по-разному, но для чего она предназначена, знаю точно. У обычных двигателей каждый коренной подшипник коленчатого вала имеет свою индивидуальную крышку, применение общего блока крышек коренных подшипников значительно увеличивает общую жёсткость блока цилиндров без увеличения веса. Многие современные форсированные двигатели имеют такую конструкцию.

Двигатель имеет ещё один необычный элемент в своей структуре, 6 – Блок привода вспомогательных агрегатов. Обычно все вспомогательные агрегаты двигателя получают вращение от переднего конца коленчатого вала при помощи специального ремня привода. На подобную необычную конструкцию пришлось пойти в целях уменьшения общей длины шестицилиндрового рядного двигателя.

Расположение деталей стандартного современного двигателя R 4

1. Клапанная крышка
2. Горловина заливки масла
3. Корпус распределительного вала
4. Распределительный вал
5. Рычаг (рокер) привода клапана
6. Головка блока цилиндров (ГБЦ)
7. Клапан и детали клапанного механизма
8. Блок цилиндров
9. Каналы рубашки охлаждения
10. Маховик
11. Венчик маховика
12. Коленчатый вал
13. Шатун
14. Поршень
15. Пробка отверстия для слива масла
16. Масляный поддон
17. Крышка коренного подшипника коленчатого вала
18. Шкив коленчатого вала
19. Ведущая звёздочка цепи привода распределительного вала
20. Поршневой палец
21. Прокладка головки блока цилиндров

На этом рисунке дан разрез двигателя отечественного автомобиля Нива. Приблизительно так устроено большинство современных двигателей внутреннего сгорания. Но даже этот, самый распространенный двигатель может иметь большое количество разнообразных конструкций.

Попробуем перечислить только некоторые отличия конструкций.

Распределительный вал часто приводится не цепью, а зубчатым ремнём.

Большинство современных двигателей имеет в каждом цилиндре не два, а четыре клапана. Два впускных и два выпускных

В этом случае, чаще всего, двигатель имеет не один, а два распределительных вала.

Существует много отличий в большинстве мелких деталей, не отображённых на этом рисунке.

Двигатель R 6

Внутренняя компоновка двигателя R 6 не особенно отличается от компоновки двигателя R 4. Просто двигатель R 6 имеет на два цилиндра больше и, соответственно больше клапанов, поршней, шатунов и других деталей, имеющихся в каждом цилиндре.

Общее расположение деталей наиболее современного европейского двигателя V 8

1. Впускной коллектор с изменяемой геометрией
2. Звёздочка привода выпускного распределительного вала правой ГБЦ
3. Вторичная цепь привода распределительных валов правой ГБЦ
4. Правый промежуточный вал
5. Первичная цепь привода всех распределительных валов
6. Звёздочка привода левого впускного распределительного вала с механизмом изменения фазы
7. Звёздочка левого впускного распределительного вала
8. Маховик
9. Левый промежуточный вал

10. Вторичная цепь привода распределительных валов левой ГБЦ

11. Башмак натяжителя первичной цепи

12. Цепь привода вспомогательных механизмов

13. Звёздочка привода вспомогательных механизмов

14. Редуктор привода вспомогательных механизмов

15. Масляный насос

16. Коленчатый вал

17. Шатун

18. Масляный поддон

19. Насос системы охлаждения

20. Поршень

21. Выпускной вал левой ГБЦ

22. Выпускной клапан

23. Впускной клапан

24. Индивидуальная (для каждого цилиндра) катушка зажигания

25. Ось коромысел впускных клапанов

26. Коромысло (рычаг) привода клапана

27. Впускной вал левой ГБЦ

Если на предыдущем рисунке был изображён наиболее простой и распространённый двигатель внутреннего сгорания, то на этом рисунке изображён один из самых современных сложных и имеющих оригинальную конструкцию двигатель V 8, объёмом цилиндров 4,2 литра фирмы Ауди.

Согласно конфигурации R 8 двигатель имеет не один, а два блока цилиндров и, соответственно две головки блока цилиндров. В каждой головке блока цилиндров установлено не по одному, а по два распределительных вала, соответственно, общее количество распределительных валов равно четырём. Кроме этого каждый цилиндр имеет не два клапана, а четыре, при этом общее количество клапанов равно 32. Привод распределительных валов осуществляется не одной, а тремя цепями. Первичная цепь передаёт вращение на два промежуточных вала, а две отдельные вторичные цепи передают вращение от промежуточных валов на распределительные валы. Кроме этого есть отдельная цепь, предназначенная для привода некоторых вспомогательных механизмов, масляного насоса, насоса системы охлаждения и других механизмов.

В принципе такая конструкция довольно распространена среди двигателей V 8. Но в конструкции именно этого двигателя есть одна отличительная особенность, все цепи привода расположены не в передней, как обычно, а на задней стороне двигателя, со стороны крепления маховика. Разумеется, подобный высокотехнологичный двигатель, имеет множество различных систем, многие из которых будут рассмотрены позднее, сейчас просто необходимо понять общую структуру конструкции двигателя. Глядя на этот двигатель можно с уверенностью сказать, что такую сложную совершенную машину сделали немцы.

Теперь рассмотрим породистого американца – V 8

Автомобили с подобными двигателями и с гигантским, по европейским меркам, объёмом цилиндров 5 – 6 литров всегда пользовались спросом в Америке, не смотря на любые трудности и постоянную заботу об окружающей среде.

1. Механический нагнетатель
2. Гидравлический толкатель клапана
3. Поршень левого блока цилиндров
4. Распределительный вал
5. Ведомая звёздочка привода распределительного вала
6. Шкив коленчатого вала
7. Цепь привода распределительного вала
8. Поршень правого блока цилиндров
9. Толкающая штанга клапана
10. Клапан
11. Коромысло (рычаг) клапана
12. Выпускной коллектор
13. Высоковольтный провод свечи зажигания
14. Индивидуальная катушка зажигания

Американцы почитают свои традиции (технические) не меньше англичан, пляшущих вокруг своей королевы. Блок цилиндров этого двигателя был разработан в конце сороковых годов прошлого века, но двигатели V 8, на его основе выпускаются и по настоящее время. У этого двигателя не четыре, а всего один распределительный вал, соответственно, и цепь привода вала всего одна. Вал стоит в развале блока цилиндров. Вот куда его поставили почти 70 лет назад, там он и стоит. Подобные двигатели с 60-х годов выпускаются в нашей стране. Нет, они не ставились на общедоступные легковые автомобили, они ставились на грузовики ГАЗ-53 и ЗИЛ-130, на сопутствующие им легковые автомобили для высокопоставленных и очень высокопоставленных чиновников «Чайка» и «ЗИЛ».

Двигатель имеет всего по два клапана на цилиндр, что не очень соответствует современным конструкциям, но может и двигатель этот далеко не последней модели. Но с другой стороны, на двигателе установлены индивидуальные для каждого цилиндра катушки зажигания, что показывает, что этот двигатель нельзя отнести к старым. А, поскольку, установить катушку зажигания непосредственно на свече зажигания не получилось, как это делается на европейских автомобилях, по причине близости горячего выпускного коллектора, используются высоковольтные провода, от которых в Европе давно отказались. Судя по установленному на двигатель механическому нагнетателю, этот двигатель предназначался для высокофорсированного автомобиля.

Только не думайте, что американцы дремучие консерванты, и по этому их двигатели хуже европейских. Просто они делают то, что им больше подходит и соответствует их традициям. Все новые американские двигатели, не меньше чем европейские, оснащены всеми доступными современными системами электронного управления. Поскольку в США, особенно в Калифорнии, установлены самые строгие экологические нормы в мире, выпускать хоть в чём-то устаревшие двигатели в этой стране не получится.

Двигатель W 12

Двигатель W 12, производства фирмы Ауди (Фольксваген), представляет собой сложную комбинацию деталей уже указанных в других конструкциях двигателя. Но все основные детали (блок цилиндров, головки блока цилиндров, коленчатый вал и другие) имеют очень сложную форму. Особенно сложная у этого двигателя система привода клапанов. Все эти детали и системы этого сложного двигателя будут рассмотрены более подробно при рассмотрении отдельных систем двигателя. Этот двигатель действительно находится на грани технического совершенства, как по конструкции, так и по качеству исполнения.

В этой статье было рассмотрено всего несколько конструкций двигателя внутреннего сгорания. На самом деле количество конструкций двигателя, как исторических, так и современных, безгранично, поэтому нет никакого смысла рассматривать другие конструкции. Просто надо понять что, не смотря на различную компоновку, все двигатели внутреннего сгорания работают на принципах, на которых работает примитивный одноцилиндровый двигатель. Нет отдельных законов термодинамики для Мерседеса и для ВАЗа. И поэтому, все двигатели обязательно имеют детали, которые были перечислены при описании принципов работы примитивного двигателя. А сложные современные двигатели имеют ещё очень много не упомянутых систем и их деталей, которые будут указаны при рассмотрении различных систем двигателя.

Е.Н. Жарцов

Ваша машина «застучала», а вы как можно дольше не открываете капот, чтобы не сталкиваться с этой грудой железа, в которой вы ничего не понимаете? А может, вы погромче включаете радио или просто глушите двигатель и надеетесь, что этот звук исчезнет, когда вы его заведете на следующий день? В любом случае, если двигатель автомобиля является для вас большой загадкой, читайте дальше! Узнайте, за счет чего он работает и что может вызывать этот жуткий стук и дребезг!

Двигатель имеет несколько цилиндров, расположенных одним из трех способов:

• Оппозитно
• V-образно
• В один ряд

Работа элементов двигателя

Воспламенение бензина в небольшом замкнутом пространстве создает достаточно энергии, чтобы отбросить картофелину на 150 метров! А если такой взрыв происходит 200 раз в минуту , то энергии хватит для движения автомобиля. Процесс сгорания происходит в 4 такта:

1. Впуск. Поршень напоминает пушечное ядро, только он не вылетает из пушки. В начале цикла он находится вверху цилиндра и начинает движение вниз. В этот момент открывается впускной клапан, который подает в цилиндр, воздух и топливо.
2. Сжатие. Коленвал заставляет поршень снова двигаться вверх, сжимая смесь топлива и воздуха.
3. Рабочий ход. Когда поршень достигает верхнего положения, свеча зажигания при помощи искры поджигает топливо. Это вызывает взрыв, под действием которого поршень вновь движется вниз.
4. Выпуск. Когда поршень достигает нижнего положения, открывается выпускной клапан. Он отводит выхлопные газы в выхлопную трубу.

Элементы двигателя автомобиля

• очищает воздух, поступающий в цилиндры, что обеспечивает лучшее сгорание.
• Система воздушного охлаждения не дает двигателю нагреваться, обеспечивая циркуляцию воды вокруг цилиндров и через радиатор.
• подает топливо из бензобака и при помощи карбюратора смешивает его своздухом. Смесь затем поступает в цилиндры.
• Распредвал обеспечивает открытие и закрытие клапанов. Скорость его вращения равна 1/2 скорости вращения коленвала.
• Ремень ГРМ соединяет коленвал и распредвал, обеспечивая синхронность работы клапанов и поршней.
• Поршневые кольца устанавливаются на поршень для предотвращения утечки топлива воздуха из камеры сгорания и расхода масла.
• Система смазки доставляет масло ко всем необходимым элементам двигателя для снижения трения.
• стыкуется с коленвалом и обеспечивает поступление масла из поддона картера.
• Система снижения токсичности выхлопа при помощи компьютера и датчиков регулирует выхлопных газов, сжигающий неиспользованное топливо в выхлопной смеси.
• Автомобильный аккумулятор обеспечивает электрический ток, необходимый для запуска двигателя. Заряжается от .
• соединяется с блоком цилиндров. Для повышения герметичности при сгорании между блоком и головкой находится прокладка.
• Система зажигания создает электрический разряд, проходящий через распределитель зажигания, который затем посылает искру по проводам к свечам зажигания. На каждый цилиндр идет свой провод, заряд подается на свечи по очереди.
• Выхлопная система удаляет выхлопные газы через выпускной коллектор и выхлопную трубу. Традиционно громкий звук выхлопа смягчает глушитель.

Если не заводится двигатель автомобиля, есть 3 наиболее вероятные причины:

1. Плохая топливная смесь. Закончилось топливо, поэтому в двигатель поступает только воздух. Засорен воздухозаборник. Подается слишком много или мало топлива. В топливе имеются примеси (напр., вода), которые не дают ему воспламеняться.
2. Плохая компрессия. Износ поршневых колец (вызывает утечку воздуха). Не герметичность клапанов вызывает утечку во время компрессии. Щели в блоке цилиндров вследствие износа прокладки.
3. Плохая искра. или проводов к свечам зажигания. Обрыв или утеря провода. Неправильно выставлено зажигание, т.е. искра подается слишком рано или слишком поздно.

Фундаментная рама является основанием двигателя и состоит из двух продольных балок коробчатого или двутаврового сечения, на которые устанавливаются стойки и станины, и нескольких поперечных балок необходимой формы для установки рамовых подшипников. Фундаментные рамы могут быть сварными или литыми (стальными, чугунными). Они бывают закрытые и открытые, цельные и составные. Нижняя часть закрытой фундаментной рамы, т. е. поддон, выполнена за одно целое с продольными балками. Между поперечными балками вращаются кривошипы (мотыли) коленчатого вала, поэтому пространства между ними и продольными балками называют мотылевыми колодцами. Поперечные балки в нижней части имеют отверстия для перетекания масла из одного мотылевого колодца в другой. В быстроходных и легких двигателях применяют так называемые картерные рамы, позволяющие устанавливать блок цилиндров непосредственно на раме, в результате чего отпадает необходимость в станине. На рис. 55 показан общий вид фундаментной рамы. По блокам рамы по всей длине имеются горизонтальные полки с приливами, в которых сделаны отверстия для болтов, крепящих фундаментную раму к судовому фундаменту.

Рис. 55. Общий вид фундаментной рамы двигателя.

Станина двигателя устанавливается на фундаментную раму и соединяется с ней болтами. Станины бывают цельными и составными и могут иметь различную конструкцию. Некоторые двигатели большой мощности имеют станины открытого типа в виде соединенных между собой вверху и внизу колонн. Сверху на колонны устанавливают цилиндры двигателя.
На рис. 56 показана литая станина 3 мощного двигателя, которая так называемыми анкерными связями - длинными стяжными шпильками 1 - соединяется с рубашками цилиндров 2 и фундаментной рамой 4 в одно целое.

Рис. 56. Литая станина мощного двигателя.

Рабочие цилиндры изготовляют каждый в отдельности или в виде блочной конструкции. Конструкция отдельного цилиндра четырехтактного двигателя показана на рис. 57. Цилиндр состоит из рубашки 1 (или блока цилиндров) и рабочей втулки 2, запрессованной в расточку рубашки и опирающейся буртиком 9 на верхний кольцевой выступ рубашки. Между рубашкой и втулкой образуется замкнутая полость - зарубашечное пространство, куда непрерывно нагнетается насосом циркулирующая охлаждающая вода; через отверстие 3 вода вначале попадает в нижнюю часть зарубашечного пространства, а затем поднимается и переходит через отверстие 8 в полость охлаждения крышки цилиндра. Рубашка имеет фланец 4, которым цилиндр соединен со станиной двигателя. В нижней части рубашки расположен поясок 6 для фиксирования положения втулки. В пояске делают кольцевую выточку, в которую укладывают резиновые кольца 5 круглого сечения, что обеспечивает плотность соединения, т. е. предотвращает проникновение охлаждающей воды из зарубашечного пространства в картер двигателя. Для очистки и осмотра зарубашечного пространства в наружной рубашке предусмотрены горловины 7, плотно закрываемые крышками. Если рубашки цилиндров выполнены за одно целое, то такая общая конструкция называется блоком цилиндров.

Рис. 57. Цилиндр четырехтактного двигателя.

Рабочие цилиндры двухтактных двигателей отличаются от рабочих цилиндров четырехтактных тем, что имеют окна для подвода продувочного воздуха и удаления отработавших газов. Это приводит к необходимости обеспечивать уплотнение между втулкой и рубашкой не только в нижней ее части, но и в районе окон. В канавки, прилегающие к окнам, закладывают медные кольца, а в остальные канавки- резиновые кольца.
Крышка цилиндра - наиболее ответственная и сложная по конфигурации деталь двигателя. Она должна выдерживать высокое давление и температуру. Если две или более крышек выполнены за одно целое, то такая деталь называется головкой блока. Самой сложной по конфигурации является крышка четырехтактного двигателя, где кроме отверстий для форсунки и клапанов имеются канал для подвода воздуха к пусковому клапану и каналы для газообмена между цилиндром и атмоферой.
Простейшая конструкция крышки цилиндра двухтактного двигателя показана на рис. 58. Крышка имеет центральное отверстие в котором устанавливают объединенные в одном корпусе форсунку и пусковой клапан. В кольцевом пространстве 2 циркулирует охлаждающая вода. Крышка крепится к цилиндру при помощи шпилек 3. Для увеличения жесткости во внутренних полостях крышки имеются ребра 4. Уплотнение крышки осуществляется при помощи буртика 5, входящего в кольцевую выточку фланца цилиндра. В выточку для уплотнения устанавливают медное отожженное кольцо.

Рис. 58. Простейшая конструкция крышки цилиндра двухтактного двигателя.

Основные подвижные детали двигателя входят в состав кривошипно-шатунного механизма, назначение которого - преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Кривошипно-шатунный механизм тронковых двигателей состоит из поршня, поршневого пальца, поршневых колец, шатуна и коленчатого вала. В крейцкопфных двигателях в состав кривошипно-шатунного механизма входят, кроме того, поршневой шток и поперечина (крейцкопф) с ползунами. Крейцкопфом называется узел, соединяющий нижнюю часть штока с верхней головкой шатуна.
Поршень тронкового двигателя, выполняющий дополнительно функции ползуна, имеет сравнительно длинную направляющую часть, называемую «юбкой» или тронком. Поршень тронкового двигателя соединен с шатуном шарнирно - при помощи поршневого пальца. На рис. 59 показано устройство тронкового поршня, у которого головка 3 и тронк 1 отлиты за одно целое. Применяется наиболее часто такой способ установки поршневого пальца 5 в бобышках направляющей части поршня, когда он может свободно проворачиваться вокруг своей оси, но лишен возможности передвигаться вдоль оси. Такой палец называется плавающим. В верхних канавках 4 поршня установлены уплотнительные поршневые кольца 2, а в нижней части - маслосъемные кольца 6.

Рис. 59. Поршень тронкового двигателя.

На рис. 60 показана конструкция поршня крейцкопфного двигателя. Вогнутое днище 1 поршня подкреплено ребрами 2. В верхних канавках поршня установлены уплотнительные кольца 3, а в нижней части - маслосъемные кольца 4. Поршень соединен со штоком 6 при помощи шпилек 5 фланцем 7. Диск 8 закрывает внутреннюю полость поршня, охлаждаемую водой.

Рис. 60. Поршень крейцкопфного двигателя.

Поршневые кольца обеспечивают не только уплотнение цилиндра от прорыва газов и воздуха, но и передачу теплоты от головки поршня к стенкам втулки цилиндра. Кольца выполняют самопружинящими. Для надевания на поршень они снабжены косым или ступенчатым разрезом, который называют замком. Разрезные кольца хорошо пружинят и при движении поршня плотно прижимаются к стенкам цилиндра. В четырехтактных двигателях поршневые кольца в канавках обычно не фиксируют. В двухтактных двигателях кольца приходится фиксировать, если имеется опасность попадания их замков в зону продувочных или выпускных окон. Если такую фиксацию не предусмотреть, кольца могут сломаться.
Маслосъемные кольца имеют обычно скос на наружной поверхности. Благодаря этому при ходе поршня вниз маслосъемные кольца удаляют с поверхности цилиндра излишки смазочного масла, а при ходе вверх свободно проскальзывают по масляному слою.
Поршневой шток крейцкопфного двигателя соединен с поперечиной крейцкопфа фланцем или конусным соединением. Для уменьшения массы шток часто выполняют полым.
Крейцкопф состоит из поперечины и присоединенных к ней башмаков (ползунов). Поперечина имеет две цапфы для соединения с вилкой шатуна. Рабочую поверхность башмаков заливают баббитом. Крейцкопфы реверсивных двигателей имеют башмаки с обеих сторон. Для соединения с поршневым штоком поперечина имеет конусное отверстие, соответствующее конусу поршневого штока, или пятку для соединения с фланцем штока.
Шатун двигателя передает усилие от поршня коленчатому валу двигателя. На рис. 61 показан шатун тронкового двигателя. Он состоит из трех основных частей - нижней головки с мотылевым подшипником, стержня и верхней головки с головным подшипником. В неразрезной верхней головке устанавливают путем запрессовки головной подшипник 12, имеющий вид втулки. Эта втулка может фиксироваться шпонкой и пластиной 11 для обеспечения неизменного положения в головке. Стержень шатуна имеет центральное отверстие 10 для подачи под давлением смазки к головному подшипнику. Мотылевый подшипник состоит из двух половин 2 и 4, рабочая поверхность которых залита антифрикционным сплавом. Выступ 1 разгружает винты 7 от срезывающих усилий и служит также для центровки стержня с мотылевым подшипником. Изменяя толщину прокладки 9, установленной между пяткой шатуна и верхней половиной мотылевого подшипника, можно регулировать объем камеры сгорания. Набор прокладок 3 в разъеме мотылевого подшипника служит для установки и регулирования масляного зазора между мотылевой шейкой коленчатого вала и подшипником; прокладки фиксируют шпильками 8 и винтами 7. Обе половины мотылевого подшипника стягиваются двумя шатунными болтами 6, которые имеют три посадочных пояска и крепятся корончатыми гайками 5. У быстроходных дизелей наличие прокладок в разъеме мотылевого подшипника не допускается.

Рис. 61. Шатун тронкового двигателя.

Шатуны крейцкопфного двигателя отличаются от шатунов тронкового тем, что имеют два головных подшипника, соединяющихся с цапфами поперечины крейцкопфа, если шатун имеет вильчатую форму.
Коленчатый вал - одна из самых ответственных и дорогостоящих деталей двигателя. Валы изготовляют из высококачественной стали, а также отливают из модифицированного и легированного чугуна. В зависимости от конструкции и числа цилиндров коленчатый вал может иметь разное число колен (кривошипов). Кривошипы вала развертывают по отношению друг к другу на определенный угол, который зависит от числа цилиндров и от тактности двигателя. Коленчатые валы чаще всего бывают цельноковаными и реже сборными, состоящими из двух-трех отдельных частей, соединенных между собой фланцами.
Основными элементами коленчатого вала (рис. 62, а) являются рамовые или коренные шейки 1, мотылевые или шатунные шейки 2 и щеки 3, соединяющие шейки между собой. Иногда для уравновешивания сил инерции вращающихся масс к щекам 1 крепят противовесы 2 (рис. 62, б). Мотылевые шейки коленчатого вала охвачены подшипником нижней головки шатуна, а рамовые шейки опираются на рамовые подшипники, установленные в фундаментной раме двигателя. Смазка шеек осуществляется так: к рамовым шейкам масло подается под давлением через отверстие в крышке подшипника и верхнем вкладыше, а затем через сверление в щеке (рис. 62, в) направляется к мотылевой шейке.

Рис. 62. Коленчатый вал двигателя.

В коленчатых валах с полыми шейками масло поступает на рабочие поверхности мотылевых шеек через полости рамовых шеек и радиальные отверстия, выполненные в мотылевых шейках. Для предотвращения утечки масла из полостей шеек последние с торцов закрыты заглушками, стянутыми болтами или шпильками.

Все двигатели от прошлых до современных моделей включают в себя: кривошипно-шатунный механизм; механизм газораспределения; систему охлаждения; смазочную систему; систему питания; систему зажигания (у карбюраторных двигателей).
Детали, составляющие двигатель, можно разделить на две группы: подвижные и неподвижные. К неподвижным деталям относятся блок цилиндров, цилиндры, головка блока цилиндров, поддон картера.

Цилиндры двигателя выполнены или установлены в массивном жестком корпусе, называемом блоком цилиндров двигателя. Блок изготавливается из чугуна или алюминиевого сплава. Между цилиндрами в нем выполнены каналы для охлаждающей жидкости, служащей для отвода теплоты от сильно нагревающихся деталей. Сверху на блоке закреплена головка блока цилиндров. Снизу к блоку цилиндров прикреплен поддон картера, служащий емкостью для масла, необходимого для смазывания деталей двигателя во время его работы.

Кривошипно-шатунный механизм. Преобразует прямолинейное (возвратно-поступательное) движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Включает в себя следующие детали, имеющие определенное назначение.

Поршень (рис. 7) изготовлен из алюминиевого сплава и имеет сложную форму. Он состоит из днища, уплотняющей и направляющей частей. На уплотняющей части поршня выполнены кольцевые канавки под поршневые кольца - компрессионные и маслосъемные.

Компрессионные кольца 2 препятствуют проникновению газов из камеры сгорания в зазор между цилиндром и поршнем. Маслосъемные кольца 1 снимают излишки масла со стенок цилиндра. Кольца разрезные, при установке поршня в цилиндр они пружинят и плотно прижимаются к его стенке.

Поршневой палец 3 соединяет поршень с шатуном. Поршневой палец может быть запрессован в теле поршня, при этом он свободно вращается в верхней головке шатуна. Другая конструкция предполагает свободное вращение пальца в бобышках (утолщениях) поршня и запрессовку его в верхнюю головку шатуна. От осевого перемещения в поршне палец удерживается стопорными кольцами 4, установленными в проточках бобышек поршня.

Шатун штампуется из стали. Он состоит из стержня, верхней и нижней головок. В верхнюю головку шатуна запрессована втулка 8, в которой вращается (или запрессован) поршневой палец. Нижняя головка выполнена разъемной и имеет проточки для установки шатунных вкладышей. Части нижней головки соединены между собой специальными шатунными болтами 6.

Коленчатый вал изготавливают из стали или чугуна. Коленчатый вал четырехцилиндрового двигателя состоит из пяти опорных (коренных) шеек, расположенных по одной оси, и четырех шатунных шеек, попарно направленных в противоположные стороны. Коренные шейки вращаются в подшипниках (в виде двух половин вкладышей). Для разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил служат противовесы 10.

На переднем конце вала устанавливается звездочка, шкив или шестерня привода распределительного вала. В торец переднего конца вала ввертывают храповик или болт для проворачивания коленчатого вала вручную при техническом обслуживании. В торце заднего конца вала помещен подшипник первичного вала коробки передач. В задней же части коленчатого вала имеется фланец, к которому прикреплен маховик. На его обод напрессован стальной зубчатый венец, с которым соединяется шестерня стартера при пуске двигателя.

Мотор автомобиля работает на бензине или на каком-либо другом горючем, которое легко воспламеняется. Двигатель машины чаще называют двигателем внутреннего сгорания, так как внутри цилиндра происходит процесс горения топлива.

Детали мотора

Коленчатый вал четырехцилиндрового мотора представляет собой круглые точеные элементы, на которых крепятся шатуны и поршни.

Две головки шатуна – это верхний и нижний подшипники, благодаря которым шатун подвижно крепит меж собой коленчатый вал и поршень.

Поршень – это цилиндрическое тело в двигателя, на которое оказывают воздействия действие газы. Специальные пружинящие кольца служат для того, чтобы удержать внутри газы большого давления. Они устанавливаются в выступах поршня, и называются поршневыми шашками.

В цилиндре мотора автомобиля происходит процесс сгорания топлива и воздуха. Следует отметить, что при этом вырабатывается высокая температура, которая довольно вредно воздействует на цилиндр, поэтому автомобильные цилиндры оборудованы водным охладителем. Для данного действия в верхней части цилиндра имеется двойная стенка, по которой циркулирует вода.

Нужно отметить, что цилиндры мотора машины закрепляются болтами на картере, который одновременно является разъемной коробкой, имеющей посередине коленчатый вал. На нем укреплены прибор зажигания, охлаждения и смазки мотора.

Внутри цилиндра поршень двигается вверх и вниз, вдоль оси, при этом коленчатый вал крутится подшипниками; при помощи шатуна, от поршня движение передается к коленчатому валу. Предназначение клапанов мотора состоит в запуске свежего газа в цилиндр и выпуска из него перегоревшего. Поднятие клапанов происходит с помощью толкателей, которые движутся кулачковыми валиками и связанными с коленчатым валом цилиндрическими шестернями.

В моторе машины происходит сжигание смеси паров бензина (или другого горючего) и воздуха. Отметим, что данная смесь воспламеняется электрической искрой, при этом сама смесь должна хорошо сгорать. Число горючего и воздуха должно составлять около 15 кг кислорода на 1 кг топлива, при этом горючее должно полностью испариться и смещаться с воздухом. Для этого в двигателе имеется карбюратор. К нему по особой трубке из бака поступает топливо, которое, в свою очередь, внутри карбюратора распыляется и смешивается с воздухом в четком количестве.

Чтобы элементы мотора имели меж собой малое трение, в моторе имеется специальный масляный насос, с помощью которого масло подается к трущимся деталям.

Особенности работы двигателя

Итак, мы рассмотрели основные детали двигатели и узнали, что мотор работает за счет внутреннего сгорания горючего в цилиндрах, а также за счет тепла, которое выделяется в процессе этого.

Следовательно, работа двигателя – это общность процессов, а именно: заполнение цилиндра двигателя рабочим раствором, сгорание которого и чистит цилиндр от остатков продуктов сгорания.

Обычно, двигатель машины имеет от двух до двенадцати цилиндров, однако рабочие процессы в них всегда одинаковы. При обороте коленчатого вала вправо, движущийся поршень создает в цилиндре давление газа меньше внешнего. Вал расположен так, что позволяет под толкателем открывать всасывающий клапан. В цилиндр через клапан засасывается консистенция бензина и воздуха, которая образовалась в карбюраторе.

Процесс всасывания необходим для того, чтобы зарядить цилиндр новой рабочей смесью и является первый шагом к запуску мотора. За этот период поршень сделает один ход, а коленчатый вал пройдет половину оборота.

Вал, вращаясь, приводит поршень из нижнего положения в верхнее, а кулачковые валики не подходят к толкателям клапанов, поэтому они остаются прикрытыми, когда поршень движется вверх. В этот момент полость цилиндра не соприкасается с воздухом и внутри цилиндра совершается сокращение консистенции. При верхнем положении поршня сокращение является максимальным, не менее 6-6,5 атмосфер. Это второй шаг рабочего процесса мотора.

Поршень двигается вверх и сжимает рабочую смесь, затем на короткий промежуток времени останавливается в верхнем положении. В этот момент через свечу проходит электрическая искра, которая и воспламеняет смесь. Горючая смесь быстро сгорает, повышая ее температуру и давление до 25-30 атмосфер.

Далее поршень движется вниз под давлением газов, заставляя поворачиваться коленчатый вал. При этом возрастает размер полости цилиндра, и давление газа уменьшается. При нижнем положении поршня давление падает до 4-5 атмосфер.

Процедура расширения перегоревших газов и передачи их на коленчатый вал двигателя считается третьим шагом в работе мотора.

Тогда, когда поршень будет приближаться к нижней точке расположения, кулачковый вал развернется так, что его кулачок поднимет выпускной клапан и газы начнут извергаться вовне. Потом клапан остается раскрытым во время всех движений поршня вверх, через него будет выталкиваться с цилиндра перегоревшее топливо.

Эта процедура очистки цилиндра от перегоревшего топлива является четвертым тактом рабочего хода мотора.

Во время того, как поршень за процедуру выталкивания дойдет до собственного верхнего состояния, выпускной клапан прикрывается, так как кулачок уже минует толкач клапана. Кулачок валика к этому времени дойдет к толкателю всасывающего клапана и приоткроет последний, после чего все процессы начнутся сначала, и будут меняться друг за другом - всасывание, сжатие, расширение и выталкивание.

Тут же клапаны открываются по 1 разу, следовательно, за 2 оборота вала кулачки приблизятся по 1 разу к толкателям всасывающего и выпускного клапанов.

Для того, чтобы снизить колебания скорости оборотов коленчатого вала за рабочий процесс мотора, на коленчатый вал прикрепляется большой элемент - маховик. Чем он массивнее, тем правильнее ход двигателя и тем лучше он работает. В многоцилиндровом моторе за 2 оборота коленчатого вала такое количество рабочих ходов равно количеству цилиндров. Иными словами, чем больше имеется цилиндров у мотора, тем плавнее движется автомобиль.