Как смазывается поршень в цилиндре двигателя?

Смазка двигателя ВАЗ

Смазочная система двигателя предназначена для снижения трения в различных узлах и механизмах двигателя, уменьшения износов трущихся деталей, охлаждения деталей и выноса продуктов износа с их трущихся поверхностей. Кроме того, она предохраняет детали от коррозии, уплотняет зазоры, где это необходимо, и снижает общую шумность работы двигателя. Для смазывания двигателей применяются масла минерального и синтетического происхождения.

Наиболее важными свойствами масел, применяемых для двигателей, являются маслянистость, вязкость, чистота (отсутствие механических примесей и кислот). Маслянистость определяет способность масла надежно обволакивать трущиеся детали хорошо удерживающейся масляной пленкой, улучшающей условия работы деталей. Вязкость определяет густоту масла и его текучесть при определенной температуре и способность проникать в зазоры трущихся деталей.

Для повышения качества масел и ним добавляют специальные присадки, содержащие различные веще ства, которые повышают смазывающую способность масла маслянистость, делают более ста бильной его вязкость при колебаниях температуры, понижают температуру застывания и уменьшают окисление масла. Присадка в масло способствует также вымыванию смолистых отложений, которые образуются в результате воздействия на масло высокой температуры и его окисления. В зависимости от времени года и климатических условий для смазывания двигателя следует применять масла различной вязкости. Зимой вязкость масла должна быть меньше, так как масло с большей вязкостью при низкой температуре густеет и в холодном двигателе плохо проникает в зазоры трущихся пар, а также затрудняет заливку масла и пуск холодного двигателя. Летом вязкость масла должна быть больше, так как масло с малой вязкостью при повышенной температуре становится еще более жидким и легко выдавливается из зазоров и стекает с деталей, не обеспечивая нормального смазывания трущихся деталей двига теля. Смазочная система комбинированная, при которой наиболее нагруженные детали смазываются под давлением, а остальные или направленным разбрызгиванием. или разбрызгиванием масла, вытекающего из зазоров между сопрягаемыми деталями.

Под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, опоры и кулачки распределительного вала, подшипники вала привода вспомогательных агрегатов и втулка зубчатого коле са привода масляного насоса и распределителя зажигания. Разбрызгиванием смазываются стенки цилиндров, поршни с поршневыми кольцами, поршневые пальцы в бобышках поршня, цепь привода распределительного вала, устройство для натяжения цепи, опоры рычагов привода клапанов в направляющих втулках. Минимальное давление масла при частоте вращения коленчатого *вала 850… 900 мин-* составляет не менее 50 кПа. (0 ,5 кгс/см»). а при частоте вращения 5600 мин-‘ — 350… 450 кПа (3 ,5… 4,5 кгс/см»). Заправочный объем смазочной системы составляет 4,2 л. Смазочная система включает масляный картер 1. указатель уровня масла 3, масляный насос 7. маслоприемник с фильтрующей сеткой 36. полнопоточный масляный фильтр 4, редукционный клапан 41, датчик 13 контрольной лампы 18 недостаточного давления масла в системе и каналы подвода масла. Циркуляция масла в смазочной системе обеспечивается масляным насосом, который приводится в действие от валика 9 привода вспомогательных агрегатов парой зубчатых колес со спиральными зубьями. Масло засасывается через сетку маслоприемника и подается по каналу б в блоке цилиндров в полнопоточный фильтр 4. Отфильтрованное масло по каналам в и ж попадает в главную магистраль п, расположенную вдоль блока цилиндра с левой стороны.

Далее по пяти каналам р, просверленным в перегородках блока цилиндров, подводится к коренным подшипникам коленчатого вала. В каждом вкладыше 1, 2. 4 и 5-го коренных подшипников имеется по два отверстия, через которые масло проникает в кольцевые канавки на внутренней поверхности вкладышей. Из этих канавок часть масла расходуется на смазывание и охлаждение подшипников, а другая часть по каналам а, просверленным через шейки и щеки коленчатого вала, идет к шатунным подшипникам. Выходя из шатунных подшипников через зазоры, масло разбрызгивается на цилиндры и поршни и дополнительно через специальные отверстия в нижних головках шатунов струя масла направленно разбрызгивается на зеркало цилиндра при совпадении этих отверстий с каналами в шатунных шейках.

Средний (третий ) коренной подшипник смазывается через два отверстия во вкладышах, которые не имеют кольцевых канавок. Передняя втулка валика 9 привода вспомогатель ных агрегатов смазывается под давлением через канал б, который сообщается с главной магистралью, а задняя втулка — через канал в валике 9 привода. К центральной опоре распределительного вала масло подводится по ка налу о в блоке цилиндров, каналу н в головке цилиндров и каналу в корпусе подшипников. Через центральную опору распределительного вала по кольцевой проточке к в опорной шейке масло попадает в канал и, просверленный внутри распределительного вала. Этот канал сообщается через отверстия с остальными опорами и кулачками вала, смазывая рабочие поверхности кулачков, рычагов и опор. К втулке зубчатого колеса привода масляного насоса масло подводится по отдельному каналу г, соединенному с полостью перед масляным фильтром. Остальные узлы и механизмы двигателя смазываются разбрызгиванием.

Цепь газораспределительного механизма смазывается маслом, выходящим из передней опоры распределительного вала и передней опоры вала привода вспомогательных агрегатов. Масло, собирающееся под крышкой головки цилиндров, стекает в картер через специальные полости в головке и блоке цилиндров. Для обеспечения необходимого давления масла в системе на всех режимах работы двигателя и с учетом износа деталей масляный насос рассчитан на несколько большую производительность. Чтобы давление масла не повышалось сверх допусти- мого, в смазочной системе установлен редукционный клапан 41, расположенный в корпусе масляного насоса. Масляный насос 7 с двумя рабочими зубчатыми колесами расположен внутри картера двигателя и крепится к блоку цилиндров двумя болтами. Ведущее зубчатое ко лесо насоса 16 напрессовано на валик 31, на другом конце которого выполнены шлицы для соединения с шестерней привода насоса. Ведомое зубчатое колесо 15 свободно вращается на оси 37. запрессованной в корпус насоса. Корпус закрывается крышкой 38, которая крепится четырьмя болтами.

Маслоприемник состоит из штампованного колпака 36 с сеткой, соединенного с трубкой 34. на конце которой приварен фланец 33 для крепления маслоприемника к корпусу насоса. Дополнительно с помощью кронштейна 35 маслоприемник крепится к крышке коренного подшипника. Редукционный клапан 41 плунжерного типа расположен в специальном приливе на корпусе насоса. Требуемое давление в системе обеспечивается пружиной клапана; при повышении давления масло перепуска ется через клапан в полость всасывания.

Масляный фильтр 4 неразборной конструкции крепится к блоку цилиндров с помощью резьбового штуцера 40 и соединяется каналами б и в с масляным насосом и главной масляной магистралью. По плоскости прилегания с бло- ком цилиндров корпус фильтра уплотняется ре- зиновой прокладкой 39. В корпусе фильтра установлен бумажный фильтрующий элемент 5, перепускной и противодренажный б клапаны. В случае загрязнения фильтрующего элемента перепускной клапан отводит масло непосредст венно в масляную магистраль. Противодренажный клапан 6, выполненный в виде резиновой манжеты, свободно пропускает масло внутрь фильтра. но препятствует вытеканию масла из фильтра при остановке двигателя. Заправка двигателя маслом производится через горловину 11, расположенную на крышке головки ци линдров и закрываемую герметичной пробкой. Уровень масла в картере контролируется указателем 3 по меткам MIN и МАХ. Давление масла контролируется сигнальной лампой 18, ус- тановленной на комбинации приборов. Датчик 13 лампы установлен на блоке цилиндров с левой стороны.

При падении давления ниже допустимого загорается контрольная лампа красного цвета. Вентиляция картера двигателя. При работе двигателя некоторое количество отработавших газов проникает в полость картера, а при пуске двигателя при богатой рабочей смеси проникают и жидкие фракции топ лива. Они отрицательно сказываются на смазывающих свойствах масла и ускоряют износ де талей. Вентиляция картера способствует устранению этих отрицательных явлений. Система вентиляции не сообщается непосредственно с атмосферой, поэтому одновременно с отсосом газов и паров бензина в картере образуется разрежение на всех режимах работы двигателя.

Этим улучшается надежность различных уплотнений двигателя и уменьшается выброс в атмосферу токсичных веществ. В систему вентиляции входит маслоотделитель, золотниковое устройство в карбюраторе, патрубки и шланги. Под действием разрежения во впускной трубе картерные газы засасываются в маслоотделитель, состоящий из корпуса 27, маслоотделителя 28, крышки 26 и сливной трубки 29. Че рез сливную трубку маслоотделителя масло возвращается в картер, а картерные газы по шлангу 24 подводятся к патрубку подводного фланца 22 карбюратора. Далее, в зависимости от режима работы двигателя, картерные газы отводятся двумя путями. При малой частоте вращения дроссельные заслонки закрыты и разрежение на входе в карбюратор малое, газы отводятся по шлангу 21 через калиброванное отверстие с золотникового устройства в за- дроссельное пространство карбюратора. На средних и больших частотах вращения коленчатого вала открывается дополнительное отверстие золотникового устройства и газы отводятся как через золотниковое устройство, так и непосредственно через воздушные каналы карбюратора. В случае возможных обратных вспышек смеси в карбюратор, чтобы исключить проникновение пламени в картер, в шланге 24 установлен пламегаситель 23 (проволока в виде спирали).

Читайте также  Что значит рабочий объем двигателя?

1. Масляный картер.
2. Коленчатый вал.
3. Указатель уровня масла.
4. Масляный фильтр.
5. Фильтрующий элемент.
6. Противодренажный клапан.
7. Масляный насос.
8 Переднее уплотнение коленчатого вала.
9. Валик привода масляного насоса и распределителя зажигания.
10. Звездочка привода распределительного вала.
11. Маслозаливная горловина.
12. Корпус подшипников распределительного вала.
13. Датчик контрольной лампы давления масла.
14. Шатун.
15. Ведомое зубчатое колесо.
16. Ведущее зубчатое колесо
17. Выключатель (замок ) зажигания
18. Контрольная лампа недостаточного давления масла.
19. Дроссельная заслонка карбюратора
20. Золотник
21. Шланг
22. Подводящий фланец карбюратора
23. Пламегаситель
24. Шланг
25. Гайка
26. Крышка маслоотделителя.
27. Корпус маслоотделителя в блоке цилиндров.
28. Маслоотделитель.
29. Сливная трубка маслоотделителя.
30. Впускная труба.
31. Валик насоса.
32. Корпус масляного насоса.
33. Фланец трубки маслоприемника.
34. Трубка маслоприемника.
35. Кронштейн крепления маслоприемника.
36. Колпак маслоприемника с фильтрующей сеткой.
37. Ось ведомого зубчатого колеса масляного насоса.
38. Крышка насоса.
39. Прокладка.
40. Штуцер крепления масляного фильтра.

Способ смазки цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания

СПОСОБ СМАЗКИ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППБ1 ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ путем подачи масла на зеркало цилиндра и распределения масла по зеркалу при помощи поршневых колец, причем при движении поршня вниз излишки масла соскабливают с зеркала в картер двигателя при помощи кромки нижнего поршневого кольца, а при движении поршня вверх — при помощи кромки верхнего поршневого кольца в зону над последним при положении поршня в верхней мертвой точке, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода масла на угар, масло из зоны над верхним поршневым кольцом отсасывают в картер двигателя в период между концом закрытия впускного клапана и началом открытия выпускного клапана двигателя. СП ел со |

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц ., «;,, Р

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3592175/25-06 (22) 20.05.83 (46) 23.04.85. Бюл. № 15 (72) Г. К. Кузнецов, В. П. Фомин, П. П. Дудко и Б. М. Асташкевич (71) Брянский ордена «Знак Почета» институт транспортного машиностроения (53) 621.43-723 (088.8) (56) Ваншейдт В. А. Конструирование и расчеты прочности судовых дизелей. Л., «Судостроение», 1969, с. 216. (54) (57) СПОСОБ СМАЗКИ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ путем подачи масла на зеркало цилиндра и распределения масла по зеркалу при помощи поршневых колец, причем при движении поршня вниз излишки масла соскабливают с зеркала в картер двигателя при помощи кромки нижнего поршневого кольца, а при движении поршня вверх — при помощи кромки верхнего поршневого кольца в зону над последним при положении поршня в верхней мертвой точке, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода масла на угар, масло из зоны над верхним поршневым кольцом отсасывают в картер двигателя в период между концом закрытия впускного клапана и началом открытия выпускного клапана двигателя.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к способу смазки цилиндро — поршневой группы (ЦПГ) двигателя внутреннего сгорания.

Целью изобретения является снижение расхода масла на угар.

На фиг. 1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа смазки ЦПГ; на фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 — промежуточная емкость для сообщения ее с вакуум-насосом и с масляным картером двигателя при одном из вариантов выполнения устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство для осуществления способа смазки ЦПГ двигателя внутреннего сгорания содержит размещенный в цилиндре 1 поршень 2 с нижним маслосъемным поршневым кольцом 3 и с верхним кольцом 4.

На зеркале 5 цилиндра 1 выполнена кольцевая канавка 6, расположенная в зоне над верхним поршневым, кольцом 4 при положении. поршня 2 в верхней мертвой точке (ВМТ) при работе двигателя. В стенке цилиндра 1 выполнено по меньшей мере одно отверстие 7 для сообщения канавки 6 при помощи трубки 8 с картером 9 двигателя. Для двигателей без наддува картер

9 может быть сообщен с канавкой 6 при помощи промежуточной емкости 10 (фиг. 3), сообщенной с вакуум-насосом (не показан) для создания в последней давления меньшего, чем давление в полости цилиндра 1 двигателя в период между концом закрытия впускного клапана и началом открытия выпускного клапана двигателя (впускной и выпускной клапаны двигателя не показаны). В отверстии 7 установлен запорный элемент 11 обратного клапана с пружиной 12,седлом 13 и ограничителем хода

14 запорного элемента 11.

При монтаже маслосъем ного кольца 3 на поршень 2 кольцу задают радиальное давление, и при работе двигателя находящееся в цилиндре 1 масло распределяется по его зеркалу 5 при помощи поршневых колец, в том числе колец 3 и 4, причем при движении поршня 2 вниз излишки масла соскабливают с зеркала 5 в картер 9 двигателя при помощи кромки нижнего кольца 3, а при движении поршня 2 вверх — при помощи кромки верхнего кольца 4 в кольцевую канавку 6. Масло из канавки 6 отсасывают в картер 9 двигателя через открытый обратный клапан с запорным элементом 11 и через трубку 8 в период между концом закрытия впускного клапана и началом открытия выпускного клапана двигателя, т. е. в период, когда клапаны закрыты, чтобы не ухудшать протекание рабочего процесса двигателя. Для обеспечения отсасывания масла в этот период в картер 9 давление в последнем должно быть меньше, чем давление в цилиндре . При работе двигателя периоро дическое разобщение полости переменного давления. внутри цилиндра с полостью картера 9 обеспечивается при помощи обратного клапана с запорным элементом 11, который при закрытом клапане прижат к седлу

13 давлением газов в полости цилиндра 1, а при открытом — отжат ох. седла 13 пружиной 12 до ограничителя хода 14. Излишки масла из канавки 6 у двигателей с наддувом поступают через трубку 8 непосредственно в картер 9, откуда масло возвращается в систему смазки двигателя, а у двигателей без наддува излишки масла из канавки

6 поступают сначала по трубке 8 в промежуточную емкость 10, (в полости которой при помощи вакуум-насоса создают давление меньшее, чем давление в полости цилиндра двигателя в период между концом закрытия впускного клапана и началом открытия выпускного клапана двигателя), а затем из емкости 10 — в картер 9 и из картера в систему смазки двигателя.

Составитель О. Тугарева

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Ко рректор М. С а мбо река я

За каз 2282/24 Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Изобретение относится к двухтактным двигателям с кривошипно-камерной продувкой и совместной с топливом системой смазки

Смазка цилиндров, поршней и колец

Надежность, износ и уплотняющая способность поршневой группы зависят от наличия на поверхностях скольжения эффективной масляной пленки. Толщина пленки по ходу поршня существенно меняется — от 1 — 2 мкм в районе ВМТдо 12—15 мкм внизу цилиндра. От того, какой устанавливается режим смазки и трения между кольцом и втулкой цилиндра, зависит величина их износа и эксплуатационный ресурс. Рис. 7.6 иллюстрирует зависимость коэффициента трения от параметра R, определяемого отношением расстояния между трущимися слоями h и высоты неровностей поверхностей t: R =Эффективная толщина пленки h/Шероховатость поверхности t.

Если R = 1 или меньше, то это означает, что поверхности находятся в непосредственном контакте и имеет место режим сухого трения, сопровождаемого чрезвычайно большими износами, задирами и пр. Если давление в масляном слое между кольцом и втулкой увеличивается, то, как это видно из графика, устанавливается пограничный режим смазки, а по достижении R = 5 – 10 режим переходит в гидродинамический. Контакт между трущимися поверхностями осуществляется через слой масла, коэффициент трения снижается до минимума.

Задача поршневых колец создавать и поддерживать подобный режим, когда R.больше 10. Величина этого параметра зависит от сил, определяющих контакт кольца со втулкой, скорости движения кольца и вязкости масла между компонентами трения. Скорость движения меняется от нуля до максимума и обратно к нулю. Непрерывно меняются направление движения и давление за кольцами, определяющее силу их прижатия к зеркалу цилиндра. Вязкость масла в районе ВМТ минимальна, так как здесь действуют высокие температуры, ближе к НМТ вязкость значительно выше. В этой связи параметр R удерживать на одном уровне >10 практически невозможно. Только в середине хода поршня он может достигать 10, здесь отмечаются и минимальные износы втулок цилиндров. В полддержании достаточно толстой пленки масла существенную роль играет форма рабочей поверхности поршневого кольца. Небезынтересно отметить, что поршневое кольцо, имевшее первоначальную форму прямоугольника, в процессе приработки и последующей работы в цилиндре по мере износа приобретает форму, представленную на рис 7.7. Здесь мы видим, что при движении кольца вверх работает верхняя коническая часть, под которой создается масляный клин, отжимающий кольцо внутрь канавки и не дающий ему соскребывать масло с поверхности цилиндра. При движении вниз работает нижняя коническая часть, выполняющая ту же роль, что и верхняя.

Читайте также  Как происходит запуск дизельного двигателя?

Замечание – при установке новых колец отдельные механики вручную припиливают фаски, что неверно, так как кольцо само в процессе приработки приобретет оптимальную форму. Ручная припиловка с помощью напильника может только ухудшить последующую работу кольца.

Возвращаясь к вопросу оптимизации режимов смазки, еще раз отметим, что толщина и состояние масляной пленки зависят от количества подаваемого на смазку ЦПГ масла, работы маслосъемных колец, растаскивания масла компрессионными кольцами и его испарения и выгорания особенно интенсивного в районе ВМТ. Здесь обычно в связи с нехваткой масла создаются условия полусухого трения и вызванные этим высокие износы. На остальной части втулки, как уже отмечалось, имеет место гидродинамический режим смазки и скорости износов должны лежать в пределах 0,02-005 мм./ЮОО часов. Одним из условий существования масляной пленки на стенках цилиндра и на поверхности колец является плотность прилегания колец к втулке, исключающая прорыв газов.

Смазка существенно затрудняется или нарушается там, где имеется пропуск газов – независимого от того, вызван ли он износом цилиндров или нарушениями в работе колец. В местах прорыва газов масляная пленка перегревается, окисляется и сгорает. Что способствует коррозионному и эрозионному изнашиванию. Признаком прорыва газов является потемнение соответствующих участков кольца, образование лаковых отложений на зеркале цилиндра , а в последующем продольных полос повышенного износа (см. рис 7.8).

Особенно большое влияние оказывает пропуск газов через первое кольцо, в меньшей степени – утечки через остальные кольца. В принципе, сечение для прохода газов всегда имеется, особенно через открытые замки колец. Поэтому смазка концов колец и участков следующего кольца, расположенного под замком, всегда нарушается или становится недостаточной. В целях улучшения смазки в зоне ВМТ фирма Зульцер проводила эксперименты по выбору высоты расположения масляных штуцеров по отношению к ВМТ и пришла к выводу, что наилучший вариант смазки обеспечивается при расположении штуцеров в два ряда В + С (см. рис 7.9). Положение штуцеров в позиции А дает несколько большую толщину пленки в районе ВМТ, но значительно ухудшается смазка в средней части хода поршня. Поэтому было принято решение установить на втулках двигателей RTA два ряда штуцеров в В и С.

В общем случае расход масла в процессе эксплуатации
двигателя зависит о т :
1. износа колец, потери их упругости;
2. износа поршня и, особенно, поршневых канавок;
3. износа втулки рабочего цилиндра;
4. качества смазочного масла и тепловых и механических нагрузок, определяемых преимущественным режимом работы двигателя.

Как смазывается поршень в цилиндре двигателя?

Классический пример цилиндра — оружейный ствол. Пуля, как поршень, движется вдоль его стенок под воздействием энергии расширяющихся газов

Двигатели, основанные на применении поршня, движущегося внутри закрытого ложа цилиндрической формы, известны с давних пор. На этом принципе еще два века назад строились «двигатели горячего воздуха», к примеру, двигатель Стирлинга, или еще более старые тепловые машины. Применительно к автомобилю мы знакомы с цилиндром как с частью двигателя внутреннего сгорания. Однако и таких двигателей разных конструкций наберется не менее двух десятков. Но, несмотря на явные различия во внешнем виде и конструкции, их объединяет одна общая исходная деталь – цилиндр. Она может быть разной формы, и даже не цилиндрической. Тем не менее, она есть всегда.

Цилиндр как основа двигателя

В цилиндре происходят все важнейшие процессы получения и преобразования энергии, необходимой для движения автомобиля. Цилиндр, по сути, связующее звено двух энергий: в нем энергия сгорания топлива переходит в энергию движения, вращающего коленчатый вал.


Поршень и цилиндр

Цилиндр во время работы испытывает колоссальные нагрузки. С одной стороны это высокая температура и давление расширяющихся газов, с другой стороны высокая скорость движения поршня, которая достигает 8 метров в секунду.

При сгорании топлива в цилиндрах образуется такое огромное количество тепловой энергии, что двигатель приходится охлаждать даже когда на улице -25 градусов

Этот процесс можно сравнить с оружейным выстрелом, где пороховые газы толкают пулю, разгоняющуюся в стволе, (кстати, тоже имеющем форму цилиндра) до дульной скорости от 300 до 1000 метров в секунду, в зависимости от длины ствола. К тому же с огромной частотой, как, например, в пистолете-пулемете «Венус», до 2500 выстрелов в минуту.

И если на спортивном автомобиле группа цилиндров должна выдержать один рекордный заезд, то в обычном легковом автомобиле от цилиндров требуется работа в течение многих лет, без потери мощности, динамики и других показателей.

Поэтому инженеры автомобильных компаний вынуждены постоянно решать две основные проблемы, связанные с надежностью цилиндров – отвод тепла и смазывание поверхности, вдоль которой движется поршень.

Как располагаются цилиндры в двигателях

Существуют разные модели двигателей – это и старинные одно- и двухцилиндровые ДВС, традиционные рядные четырех- и шестицилиндровые модели.

Рядная «шестерка», которая в 80-х и 90-х была очень популярна в Европе, нынче превратилась в вымирающий вид.

Про восьмицилиндровые модели и говорить не стоит – с такой компоновкой давно попрощались еще в 30-е годы.

Почему? С увеличением объемов блоки также увеличивались. Это создавало конструкторам и инженерам массу проблем при компоновке.

К примеру, втиснуть рядную восьмерку в переднеприводный автомобиль получилось только в двух случаях – это Austin Maxi 2200, который производился в 60-х, и Volvo S80.

В два ряда

Как сделать большой рядный ДВС короче и компактнее?

Двигатель можно “разрезать” пополам, установить две части рядом и заставить поршни вращать один коленчатый вал. Такие моторы имеют форму буквы “V».

Здесь камеры сгорания располагаются в два ряда под углом друг к другу. Такая конфигурация очень популярна у производителей и уступает только рядной «четверке».

А тот, кто разработал и запустил традиционный привычный каждому оппозитный мотор, это Фердинанд Порше. Первая партия автомобилей «Жук» комплектовалась именно этими ДВС в 1937 году.

Аналогичную конструкцию применили и на «Ford» А, С, F. В 1920 году баварский автомобильный концерт предложил свою конструкцию оппозитного мотора.

Моторы W

В данных силовых агрегатах соединены для ряда камер сгорания с VR-расположением. В каждом ряду цилиндры размещаются под углом 15 градусов.

Оба ряда находятся под углом в 72 градуса. В случае с восьмицилиндровым мотором, блок представляет собой два V-образных блока, которые находятся под углом в 72 градуса.

Конструкция цилиндра

В первых двигателях внутреннего сгорания каждый цилиндр находился внутри отдельного корпуса. Такая конструкция сохранилась и в наши дни и используется, к примеру, при создании мотоциклетных двигателей. В этом случае она не утратила актуальности, потому что для охлаждения открытых со всех сторон двигателей мотоциклов применяется воздух. В автомобильных двигателях все цилиндры объединены в единый прочный корпус, который называется блоком цилиндров.

Для того, чтобы цилиндр двигателя мог выдерживать высоки нагрузки он выполняется из прочного материала — чугуна или специальной стали с различными присадками. Ради снижения веса современные блоки часто делают из алюминия. В этом случае внутренняя часть цилиндра выполняется в виде прочной стальной гильзы, запрессованной в блок.

Внутренняя поверхность цилиндра, непосредственно контактирующая с движущимся поршнем, выполняется из металла со специальными добавками для повышения прочности.

Внешняя часть цилиндра, составляющая единое целое с корпусом блока, называется рубашкой. Внутри рубашки по каналам циркулирует охлаждающая жидкость.

Чтобы облегчить поршню скольжение внутри цилиндра, разработчики BMW предложили покрывать стенки цилиндров Никасилом — специальным сплавом, позволяющим обходиться без гильз в алюминиевом блоке

В двухтактных двигателях цилиндры имеют несколько иную конструкцию и отличаются от цилиндров четырехтактных двигателей наличием окон – впускных и продувочных. Помимо этого в нижней части цилиндра двухтактного двигателя имеется пластина для создания нижнего рабочего пространства под поршнем.

Что такое цилиндр и поршень?

Современные двигатели могут иметь от 2 до 16 цилиндров, которые объединены в блок цилиндров. От количества цилиндров зависит мощность ДВС.

Внутренняя часть цилиндра является его рабочей поверхностью и называется гильзой, а внешняя, которая составляет единое целое с корпусом блока – рубашкой. По каналам рубашки циркулирует охлаждающая жидкость.

Внутри цилиндра совершает возвратно-поступательное движение поршень. Он передает энергию давления газов на шатун коленвала, герметизирует камеру сгорания и отводит из нее тепло. Состоит поршень из днища (головки), уплотняющих колец и направляющей части (юбки).

Читайте также  Зачем гильзуют двигатель?

Поршни для бензиновых двигателей имеют плоское днище. Они меньше нагреваются при работе и проще в изготовлении. Они могут обладать специальными канавками, которые способствуют полному открытию клапанов. В дизельных двигателях поршни имеют специальную выемку заданной формы на дне. Она служит для того, чтобы воздух, поступающий в цилиндр, лучше смешивался с топливом.

Плотность соединения поршня и цилиндра обеспечивают поршневые кольца. Их расположение и количество зависит от типа и назначения двигателя. Наиболее часто встречающееся исполнение – одно маслосъемное и два компрессионных кольца.

Компрессионные кольца предотвращают попадание газов в картер двигателя из камеры сгорания и отводят тепло к стенкам цилиндра от головки поршня. По форме они бывают коническими, бочкообразными и трапециевидными.

Верхнее компрессионное кольцо изнашивается быстрее других, поэтому его наружная поверхность подвергается напылению молибдена или пористому хромированию. Благодаря такой подготовке первое кольцо становится более износостойким и лучше удерживает моторное масло. Другие уплотняющие кольца покрываются слоем олова для улучшения приработки к цилиндрам.

Маслосъемное кольцо служит для удаления излишков масла со стенок цилиндра, тем самым предотвращая их попадание в камеру сгорания. Через специальные отверстия в стенках поршня масло попадает внутрь последнего, а затем направляется в картер.

Направляющая часть (юбка) поршня может быть конусообразной или бочкообразной. Такая конструкция позволяет компенсировать расширение при воздействии высоких температур. На юбке находится отверстие с двумя бобышками, где крепится поршневой палец трубчатой формы, соединяющий поршень с шатуном.

Палец поршня может устанавливаться следующим образом:

  • Свободный ход в бобышках поршня и головке шатуна (плавающие пальцы)
  • Вращение в бобышках поршня и фиксация в головке шатуна
  • Вращение в головке шатуна и фиксация в бобышках поршня

Шатун соединяет поршень с коленвалом. Его верхняя головка движется возвратно-поступательно, а нижняя вращается совместно с шатунной шейкой коленчатого вала, стержень совершает сложное колебательное движение. При работе шатун подвергается растяжению, изгибу и сжатию, поэтому его производят жестким и прочным, а, чтобы уменьшить инерционные силы – легким.

Системы охлаждения цилиндров

Для отвода избыточного тепла от цилиндра двигателя предусмотрена система охлаждения, которая может быть либо воздушной, либо жидкостной.

Воздушное охлаждение

Цилиндры двигателя с воздушным охлаждением снаружи покрыты множеством ребер, которые обдуваются встречным или созданным искусственно посредством воздухозаборников потоком воздуха, отводящим тепло от цилиндра.

Причудливый рисунок на внутренней поверхности цилиндра называется хоном, потому что для его нанесения используется хонинговальный станок

Жидкостное охлаждение

При жидкостном (чаще называемом водяным) охлаждении цилиндры снаружи омываются циркулирующей в толще блока охлаждающей жидкостью. Нагретые цилиндры отдают часть тепла жидкости, которая в дальнейшем попадает в радиатор, охлаждается и вновь подается к цилиндрам.

Хонингование

Хонингование — вид абразивной обработки материалов с применением хонинговальных головок (хонгов). В основном применяется для обработки внутренних цилиндрических отверстий (от 2 мм) путём совмещения вращательного и поступательно-возвратного движения хона с закреплёнными на нём раздвижными абразивными брусками с обильным орошением обрабатываемой поверхности смазочно-охлаждающей жидкостью. Один из видов чистовых и отделочных обработок резанием. Позволяет получить отверстие с отклонением от цилиндричности до 5 мкм и шероховатостью поверхности Ra=0.63÷0.04.

Обработка отверстий в различных деталях в том числе в деталях двигателя (отверстий блоков цилиндров, гильз цилиндров, отверстий кривошипной и поршневой головок шатунов, отверстий шестерен) и т. д. При обработке хонингованием обеспечивается стабильное получение точных отверстий и требуемых параметров шероховатости обработанной поверхности. Зеркало цилиндров должно иметь не совсем гладкую поверхность, так как масло будет стекать и не оставатся между парой трения, что будет приводить к износу, поэтому делается как бы меленькая насечка. В ней остаються частички масла , которые обеспечивают хорошую работу цилиндр-поршень и приводит к увеличению ресурса деталей.

Система смазки цилиндров

Качественное смазывание стенок – вторая по значимости проблема после отвода тепла. Если цилиндр не смазывать изнутри, поршень попросту заклинит, что приведет к немедленному разрушению двигателя.

Для удержания стабильной масляной пленки на зеркале (внутренней поверхности) цилиндров, он подвергается хонингованию – нанесению микросетки на внутреннюю стенку. Благодаря наличию такой сетки на стенках всегда присутствует слой масла, что снижает трение (поршень-цилиндр), отводит излишки тепла и увеличивает в разы пробег до капитального ремонта.

Как определить порядок работы цилиндров

Разные версии однотипных ДВС могут работать по разным схемам. К примеру, ЗМЗ-402 мотор работает следующим образом – 1-2-4-3. А вот ЗМЗ-406 имеет другой порядок – 1-3-4-2.

Шестицилиндровые моторы с рядным расположением работают по такой схеме – 1-5-3-6-2-4.

Порядок работы восьмицилиндрового двигателя будет следующим – 1-5-4-8-6-3-7-2.

Тема обширная, поэтому обязательно поделись своим опытом или мнением в комментария ниже.

Нестандартные покрытия цилиндра

Разработчики применяют новейшие технологии и материалы для упрочнения зеркала цилиндра и его износостойкости.

Самый большой объем автомобильного двигателя – 117 литров. Такой огромный объем реализован в двигателе карьерного самосвала с 24 цилиндрами

Так внедрение кристаллов кремния в зеркало цилиндра многократно подняло ресурс двигателя, но одновременно и повысило требования к качеству масла и соблюдению температурного режима. Первые двигатели, созданные с применением этой технологии, были непригодными для ремонта и слишком дорогими. Дальнейшие разработки в этой области позволили несколько улучшить ситуацию в плане ремонтопригодности. Вместо того чтобы покрывать специальным составом поверхность цилиндров, выточенных в толще металла, в блок начали устанавливать подлежащие замене гильзы с напылением кремния.

Как смазывается поршень в цилиндре двигателя?

Цилиндр и поршень – ключевые детали любого двигателя. В замкнутой полости цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) происходит сгорание топливно-воздушной смеси. Газы, образующиеся при этом, воздействуют на поршень – он начинает двигаться и заставляет вращаться коленчатый вал.

Цилиндр и поршень обеспечивают оптимальный режим работы двигателя в любых условиях эксплуатации автомобиля.

Рассмотрим эту пару подробнее: конструкцию, функции, условия работы, возможные проблемы при эксплуатации элементов ЦПГ и пути их решения.

Принцип работы цилиндро-поршневой группы

Современные двигатели внутреннего сгорания оснащены блоками, в которые входят от 1 до 16 цилиндров – чем их больше, тем мощнее силовой агрегат.

Внутренняя часть каждого цилиндра – гильза – является его рабочей поверхностью. Внешняя – рубашка – составляет единое целое с корпусом блока. Рубашка имеет множество каналов, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.

Внутри цилиндра находится поршень. В результате давления газов, выделяющихся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси, он совершает возвратно-поступательное движения и передает усилия на шатун. Кроме того, поршень выполняет функцию герметизации камеры сгорания и отводит от нее излишки тепла.

Поршень включает следующие конструктивные элементы:

  • Головку (днище)
  • Поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные)
  • Направляющую часть (юбку)

Бензиновые двигатели оснащены достаточно простыми в изготовлении поршнями с плоской головкой. Некоторые модели имеют канавки, способствующие максимальному открытию клапанов. Поршни дизельных двигателей отличаются наличием на днищах выемок – благодаря им воздух, поступающий в цилиндр, лучше перемешивается с топливом.

Кольца, установленные в специальные канавки на поршне, обеспечивают плотность и герметичность его соединения с цилиндром. В двигателях разного типа и предназначения количество и расположение колец могут отличаться.

Чаще всего поршень содержит два компрессионных и одно маслосъемное кольцо.

Компрессионные (уплотняющие) кольца могут иметь трапециевидную, бочкообразную или коническую форму. Они служат для минимизации попадания газов в картер двигателя, а также отведения тепла от головки поршня к стенкам цилиндра.

Верхнее компрессионное кольцо, которое изнашивается быстрее всех, обычно обработано методом пористого хромирования или напылением молибдена. Благодаря этому оно лучше удерживает смазочный материал и меньше повреждается. Остальные уплотняющие кольца для лучшей приработки к цилиндрам покрывают слоем олова.

С помощью маслосъемного кольца поршень, совершающий возвратно-поступательные движения в гильзе, собирает с ее стенок излишки масла, которые не должны попасть в камеру сгорания. Через дренажные отверстия поршень «забирает» масло внутрь, а затем отводит его в картер двигателя.

Направляющая часть поршня (юбка) обычно имеет конусную или бочкообразную форму – это позволяет компенсировать неравномерное расширение поршня при высоких рабочих температурах. На юбке расположено отверстие с двумя выступами (бобышками) – в нем крепится поршневой палец, служащий для соединения поршня с шатуном.

Палец представляет собой деталь трубчатой формы, которая может либо закрепляться в бобышках поршня или головке шатуна, либо свободно вращаться и в бобышках, и в головке (плавающие пальцы).

Поршень с коленчатым валом соединяется шатуном. Его верхняя головка движется возвратно-поступательно, нижняя вращается вместе с шатунной шейкой коленвала, а стержень совершает сложные колебательные движения. Шатун в процессе работы подвергается высоким нагрузкам – сжатию, изгибу и растяжению – поэтому его производят из прочных, жестких, но в то же время легких (в целях уменьшения сил инерции) материалов.