Обзор
Данный документ содержит следующую информацию:
Общее
Функция
Общее
Двигатель внутреннего сгорания в качестве поршневого двигателя характеризуется работой сколебательным перемещением поршня, а также внутренним, циклическим сжиганием. За счет механического взаимодействия различных конструктивных групп поршневой двигатель сжимает топливовоздушную смесь и передает давление сгорания в качестве крутящего момента на коленчатый вал.
Рисунок с примером кривошипно-шатунного механизма M139 |
1 | Блок цилиндров |
2 | Масляный поддон |
3 | Нижняя часть масляного поддона |
4 | Картер газораспределительного механизма |
5 | Балансирный вал |
6 | Промежуточная шестерня |
7 | Коленвал |
8 | Шатун |
9 | Поршень |
10.1 | Маслосъемное кольцо |
10.2 | Коническое компрессионное поршневое кольцо |
10.3 | Компрессионное кольцо |
A | Зеркало цилиндра (покрытие NANOSLIDE®) |
P01.00-A042-76
Функция
Блок цилиндров
Блоки цилиндров современных дизельных и бензиновых двигателей Mercedes сделаны из алюминия. На многих модификациях двигателя зеркала цилиндров нанесены методом покрытия NANOSLIDE® непосредственно на внутренние поверхности блока цилиндров. На модификациях двигателя M260 и M264, а также на M270, M274 и M278 установлены гильзы цилиндра из серого чугуна.
Будучи центральной деталью кожуха двигателя, которая, как правило, состоит из таких компонентов, как блок цилиндров, масляный поддон и картер газораспределительного механизма, блок цилиндров выполняет важные задачи. Например, поглощение взаимодействующих усилий, возникающих в результате процессов сгорания и колебательных движений поршня, а также в результате высокой термической нагрузки. Механически блок цилиндров является кронштейном для многих компонентов двигателя, которые держатся за наружные стенки, внутри, и в т.ч. креплением всего кривошипно-шатунного механизма. Важными компонентами кривошипно-шатунного механизма являются:
Балансирный вал с вкладышами подшипников
Промежуточные шестерни
Коленчатый вал с верхними и нижними вкладышами подшипников
Шатун с вкладышами подшипников
Поршневой палец
Поршень
Поршневые кольца
Трибологические конструктивные параметры зеркал цилиндра и всего кривошипно-шатунного механизма играют первостепенную роль для снижения потерь на трение, а также для прочности двигателя. Действующее непосредственно на поршень давление сгорания создает прямолинейное перемещение. Возникающая в результате этого сила воздействует через шатун на коленчатый вал таким образом, что образуется крутящий момент.
Поршни вместе с поршневыми кольцами подвергаются высоким механическим и термическим нагрузкам. Геометрия и характер обработки поверхности поршня имеют значительное влияние на смесеобразование и горение. Кроме того, он отвечает за отведение тепла из камеры сгорания при помощи масла и охлаждающей жидкости. Поршневые кольца для выполнения своих функций имеют разные геометрические параметры. Самое нижнее кольцо – маслосъемное кольцо – снимает моторное масло с зеркала цилиндра и при этом дозирует масляную пленку, по которой скользят верхние поршневые кольца во время хода. Коническое компрессионное поршневое кольцо, в котором расположена средняя канавка для поршневого кольца, направляет масляную пленку, как для обеспечения достаточно хороших трибологических условий, так и толщины ее слоя. Она должна быть очень тонкой, чтобы потеря масла путем испарения была незначительной. Кроме того, коническое компрессионное поршневое кольцо обеспечивает уплотнение от попадания отработавших газов и благодаря взаимодействию с движением самого нижнего кольца влияет на процесс просачивания газов в двигатель. Кольцо прямоугольного сечения или компрессионное кольцо уплотняет камеру сгорания к блоку цилиндров и направляет тепло от продуктов сгорания к охлажденному зеркалу цилиндра. Путем механического предварительного напряжения данного поршневого кольца обеспечивается уплотнение при пуске двигателя и предотвращается вибрация поршневого кольца при высокой частоте вращения двигателя.
Кривошипно-шатунный механизм размещен в блоке цилиндров. Основными задачами блока цилиндров являются:
Опора коленчатого вала и балансирного вала
Опора при установленном балансирном вале
Передача усилия между головкой блока цилиндров и трансмиссией
Крепление зеркал цилиндра или гильз цилиндра
Встроенные канальные структуры для охлаждения, смазки, удаления воздуха
Крепление дополнительных агрегатов
Блок цилиндров имеет другие точки крепления для навесных компонентов и образует масло- и водонепроницаемый отсек для силовых агрегатов и охлаждающих средств.
Привод клапанов
Привод клапанов определяет момент и длительность впуска приточного воздуха, а также момент и длительность выброса сгоревших газов. Привод клапанов и относящиеся к нему компоненты являются основными элементами головки блока цилиндров.
Клапанный механизм описывает смену заряда в двигателе внутреннего сгорания. Головка блока цилиндров выполняет следующие задачи:
Поглощение сжимающих усилий в цилиндре
Охлаждение зон вблизи камеры сгорания
Смазка клапанного механизма
Закрытие камеры сгорания по направлению вверх
Крепление свечей зажигания или сопел форсунокПривод клапанов состоит из следующих основных компонентов:
Впускные и выпускные клапаны
Пружины клапанов
Балансир
Впускной и выпускной распределительный вал
Головка блока цилиндров
Цепь ГРМ (или зубчатый ремень)Управление распределительным валом и впускными/выпускными клапанами происходит с помощью цепи ГРМ через коленчатый вал. Кулачки распределительного вала открываются с использованием передаточных механизмов, напр., балансира, противостоя силе натяжения пружин впускных и выпускных клапанов. Под воздействием силы натяжения пружин клапанов клапаны снова закрываются. Рабочий цикл включает в себя четыре такта, т. е. два оборота коленчатого вала. Открывание и закрывание клапанов при этом происходит, соответственно, только один раз и только при одном обороте распределительного вала. Распределительный вал работает на половине от частоты вращения коленчатого вала.
Соотношение скоростей вращения коленчатого вала и распределительного вала составляет 2 : 1.
Ремённый привод
Задачей ременного привода являются передача вращательного движения коленчатого вала на дополнительные агрегаты, как напр., на генератор, водяной насос и компрессор кондиционера, и приведение их в действие.
Основными компонентами ременного привода являются:
Поликлиновой ремень
Натяжитель ремня
Обводные роликиСистема смазки двигателя
Смазка двигателя служит для того, чтобы снабжать смазочным маслом все подлежащие смазке и охлаждению места двигателя, как напр., поршни, вкладыши подшипников, балансир. При этом давление масла меняется в зависимости от частоты вращения двигателя.
Система смазки двигателя состоит из следующих основных компонентов:
Масляный насос
Масляный поддон
Клапан масляного насоса
Датчик состояния масла
Модуль масляного фильтра
Радиатор моторного масла Система смазки двигателя выполняет следующие задачи:
Смазка для уменьшения потерь энергии и износа, возникающего из-за трения скользящих друг по другу деталей.
Охлаждение для защиты деталей двигателя, так как они не могут отдать тепло непосредственно охлаждающей жидкости или охлаждающему воздуху.
Герметизация для создания надежной изоляции между скользящими друг по другу деталями (напр., поршневое кольцо относительно стенки цилиндра).
Очистка для отвода или связывания продуктов износа, отложений и остатков продуктов сгорания в моторном масле.
Защита от коррозии.
Снижение уровня шума двигателя, поскольку масляная пленка способна гасить шумы и вибрации.
Рисунок с примером клапанного механизмаM139 |
7 | Коленвал |
11 | Цепь ГРМ |
12 | Цепная планка успокоителя с гидравлическим натяжителем цепи |
13 | Выпускной распредвал |
14 | Впускной распредвал |
15 | Пружины клапанов |
16 | Впускные клапаны |
17 | Выпускные клапаны |
18 | Свечи зажигания |
P01.00-A043-76
Связанные документы
- gf0140p1000a Блок цилиндров двигателя: основные функции
- gf0530p1000a Привод клапанов: основные функции
- gf1321p1001a Ремённый привод: основные функции
- gf1800p1003a Система смазки двигателя: основные функции