ТО и ремонт автомобильного транспорта. Тема 1.2 «Устройство и основы теории двигателя»

Тема 1.2 «Устройство и основы теории двигателя»

Урок № 1.2.3. Тема: «Основные параметры двигателя»

При одном обороте коленчатого вала двигателя (рис. 1) поршень делает один ход вниз и один ход вверх. Изменение на­правления движения поршня в цилиндре происходит в двух крайних точках, назы­ваемых мертвыми. Крайнее верхнее поло­жение поршня считают верхней мертвой точкой (в.м.т.), крайнее нижнее его положение — н и ж н е й мертвой точкой (н.м.т.).

Расстояние, проходимое поршнем от в.м.т. до н.м.т., называется ходом поршня S, который равен удвоенному радиусу R кривошипа: S = 2R.

При перемещении поршня от одной мертвой точки до дру­гой коленчатый вал поворачивается на угол 180°, т. е. совершает половину оборота.

В поршневых ДВС применяются три типа КШМ:

1) центральный (аксиальный);

2) смешанный (дезаксиальный);

3) с прицепным шатуном.

В центральном КШМ ось цилиндра пересекается с осью колен­чатого вала (рис. 2).

Рис. 1. Схема для определения основных парамет­ров двигателя	Рис 2. Схема центрального КШМ	Рис. 3. Схема дезаксиального КШМ

 

Рис 2. Схема центрального КШМ: φ — текущий угол поворо­та коленчатого вала; β — угол от­клонения оси шатуна от оси ци­линдра (при отклонении шатуна в направлении вращения кривоши­па угол β считается положитель­ным, в противоположном направ­лении — отрицательным); S — ход поршня; R — радиус кривошипа; L — длина шатуна; х — перемеще­ние поршня; (ω — угловая скорость коленчатого вала.

 

В дезаксиальном КШМ (рис. 3) ось цилиндра не пересекает ось коленчатого вала и смещена относительно ее на расстояние а.

Дезаксиальные КШМ имеют отно­сительно центральных КШМ некото­рые преимущества:

1) увеличенное расстояние между коленчатым и распределительным валами, в результате чего увеличи­вается пространство для переме­щения нижней головки шатуна;

2) более равномерный износ ци­линдров двигателя;

3) при одинаковых значениях R и l больше ход поршня, что способ­ствует снижению содержания токсичных веществ в отработав­ших газах двигателя;

4) увеличенный рабочий объем двигателя.

 

На рис. 4 показан КШМ с при­цепным шатуном.

Рис. 4. КШМ с прицепным шатуном: 1 — главный шатун; 2 — прицепной шатун.

 

Шатун, который шарнирно соединен непосредственно с шейкой коленчатого вала, называется главным, а шатун, который соединен с главным посредством пальца, располо­женного на его головке, называется прицепным. Такая схема КШМ приме­няется на двигателях с большим чис­лом цилиндров, когда хотят уменьшить длину двигателя. Поршни, соединенные с главным и прицепным шатуном имеют не одинаковый ход, так как ось кривошипной головки при­цепного шатуна при работе описывает эллипс, большая полуось ко­торого больше радиуса кривошипа. В V-образном двенадцатици­линдровом двигателе Д-12 разница в ходе поршней составляет 6,7 мм.

 

Важным конструктивным пара­метром КШМ является отношение радиуса кривошипа к длине шатуна:

l = R/L

Установлено, что с уменьшени­ем l (за счет увеличения L) происхо­дит снижение инерционных и нор­мальных сил. При этом увеличива­ется высота двигателя и его масса, поэтому в автомобильных двигате­лях принимают l от 0,23 до 0,3.

Значения l для некоторых авто­мобильных и тракторных двигате­лей приведены в табл. 1.

Таблица 1. Значения параметра для различных двигателей

 

Двигатель	l
ВАЗ-2106	0,295
ЗИЛ-130	0,257
ЯМЗ-240	0,264
КамАЗ-740	0,2167

 

Отношение хода поршня S к диаметру цилиндра D является одним из основных параметров, который определяет размеры и массу дви­гателя.

В автомобильных двигателях значения S/D от 0,8 до 1,2.

Двигатели с S/D > 1 называются длинноходными, а с S/D < 1 — короткоходными.

Данное отношение непосредственно влияет на ско­рость поршня, а значит и мощность двигателя. С уменьшением зна­чения S/D очевидны следующие преимущества:

- уменьшается высота двигателя;

- за счет уменьшения средней скорости поршня снижаются ме­ханические потери и уменьшается износ деталей;

- улучшаются условия размещения клапанов и создаются пред­посылки для увеличения их размеров;

- появляется возможность увеличения диаметра коренных и шатунных шеек, что повышает жесткость коленчатого вала.

Однако есть и отрицательные моменты:

- увеличивается длина двигателя и длина коленчатого вала;

- повышаются нагрузки на детали от сил давления газа и от сил инерции;

- уменьшается высота камеры сгорания и ухудшается ее форма, что в карбюраторных двигателях приводит к повышению склонности к детонации, а в дизелях — к ухудшению условий смесеобразования.

Целесообразным считается уменьшение значения S/D при по­вышении быстроходности двигателя. Особенно это выгодно для V-образных двигателей, где увеличение короткоходности позволяет получить оптимальные массовые и габаритные показатели.

Значения S/D для различных двигателей:

- карбюраторные двигатели — 0,7—1;

- дизели средней быстроходности — 1,0—1,4;

- быстроходные дизели — 0,75—1,05.

При выборе значений S/D конструкторы учитывают, что силы, дейст­вующие в КШМ, в большей степени зависят от диаметра цилиндра и в меньшей — от хода поршня.

Угловая скорость рассчитывает­ся по формуле:

 

ω = πn/ 30

Д.З.

1. Шестопалов С.К. Устройство, техническое обслуживание и ремонт легковых автомобилей.

Стр. 19.

2. Богатырев А.В. и др. Автомобили. Стр. 23.