Схема сил действующих на детали КШМ.

При такте расширения, на поршень действует сила расширяющихся газов, раскладываемая на 2 составляющие – действующие перпендикулярно стенке цилиндра и вдоль поршня.

Боковая сила (N) прижимает поршень к левой (на схеме) стенке цилиндра, если смотреть со стороны радиатора.

При движении поршня от НМТ к ВМТ сила N

Сила N приводит к повышенному износу боковой стенки цилиндра. Для ее уменьшения в некоторых двигателях ось коленчатого вала смещают влево от оси цилиндра. Такие двигатели называют дезаксиальными (осесмещенными) (ГАЗ-51).

Цилиндр – направляющая поршня внутри которого происходят все процессы. В 2-хтактных двигателях цилиндр также является частью механизма газораспределения.

В многоцилиндровых двигателях цилиндры выполнен в виде единого элемента, образуя блок цилиндров.

В зависимости от расположения цилиндров блок цилиндров может быть рядным, V-образным, наклонным рядным и т.д.

Внутренняя часть цилиндров соответствующим образом обрабатывается.

На современных двигателях блок цилиндров изготавливается как одно целое с картером, где устанавливается коленвал, элементы ГРМ и т.д., такой блок цилиндром называют блок-картером.

Блок-картер имеет большое количество внутренних полостей для передачи рабочих жидкостей систем охлаждения, смазки. Материалом блок-картера являются сплавы алюминия (ЗМЗ, ВАЗ, УМЗ), либо чугун (ЗИЛ, ЯМЗ, ГАЗ, ЗМЗ-406).

В случае, если блок-картер изготавливается из чугуна, обработка полости цилиндра выполняется непосредственно на блоке. В алюминиевых блоках цилиндры выполняются как отдельные элементы – гильзы.

Гильзы могут устанавливаться и в чугунных блоках, в этом случае они являются отдельными ремонтопригодными элементами. Гильзой также может называется особый слой чугунного блока, обеспечивающий необходимую жаропрочность и износостойкость.

При установке гильзы в блоке они дополняются резиновыми или медными уплотнителями.

Съемные гильзы называют мокрыми, если они контактируют наружной поверхностью с охлаждающей жидкостью. В противном случае гильзы называют сухими.

В двигателях ранней конструкции в блоке цилиндров, в верхней части, устанавливались впускные и выпускные клапаны.

Головка блока цилиндров.

Может выполнятся общей для всех цилиндров (ЗМЗ-402, -406, ВАЗ), либо для каждого ряда цилиндров (ЗиЛ-130, ЗМЗ-53), либо на несколько цилиндров (ЯМЗ-240), либо отдельно для каждого цилиндра (КамАЗ-740).

Материалом головки блока является алюминиевый сплав, в дизельных двигателях – легированный чугун.

На конструкцию головки блока существенное влияние оказывает тип ГРМ. На современных двигателях с верхним расположением клапанов большинство деталей ГРМ устанавливается в головке блока цилиндров, включая впускные и выпускные клапана, и полости для подачи смазки.

Головка блока двигателя с нижним расположением клапанов проще по конструкции, имеет меньшую высоту.

С внутренней стороны головки отливается камера сгорания. Форма камеры сгорания оказывает существенное влияние на экономичность и склонность двигателя к детонации. Форма камеры сгорания должна обеспечивать хорошее и быстрое наполнение цилиндра воздухом или горючей смесью, а также способствовать быстрому его сгоранию.

Чаще всего применяется клиновидная форма камеры сгорания.

Между головкой блока и блок картером устанавливается прокладка из асбестокартона армированная сталью.

Шатунно-поршневая группа.

В нее входят поршень, поршневые кольца, палец, шатун.

Поршень.

В 2-хтактном двигателе он выполняет роль золотника.

Поршень движется неравномерно

Материал поршня: алюминиевые сплавы, реже легированный чугун (используется в низкооборотистых двигателях (ЯМЗ)).

Требования предъявляемые к поршням: малый износ, малое значения коэффициента линейного расширения. Незначительное снижение прочности при нагреве. Невысокая стоимость.

Устройство поршня.

Особенности геометрии поршня:

- диаметр головки меньше диаметра юбки;

- юбка имеет эллиптическую, либо конусно-эллиптическую форму (больший диаметр эллипса лежит в плоскости перпендикулярной оси поршневого вале).

Особенности конструкций элементов поршня.

Днище. Внутри имеет ребра жесткости. Форма днища: плоская, выпуклая (М-412), вогнутая (дизели), с козырьком (2-хтактные дизели).

Головка. Может иметь вставки из высокопрочного чугуна. В головке могут быть отверстия по боковой плоскости в канавках для маслосъемных колец. Иногда в верхней части головки делают глубокую канавку для улучшения теплоотвода от днища к верхнему компрессионному кольцу.

Юбка поршня. Для хорошего уплотнения поршня в цилиндре зазор должен составлять 0,03-0,06 мм. на юбке могут выполнятся вертикальные разрезы, для уменьшения вероятности заклинивания поршня при нагреве. На ДВС с малым диаметром цилиндров разрезы на юбке не выполняются. Конусно-эллиптическая форма юбки – величина эллиптичности 0,15-0,29 мм; величина конусности 0,02-0,04 мм. юбка поршня дизелей имеет значительную длину для уменьшения удельной нагрузки на боковую поверхность цилиндра.

Боббышки. Выполнены со смещением влево, если смотреть со стороны радиатора. Это делается для облегчения выведения поршня из ВМТ. Внутри боббышки выполняется отверстие под палец с канавками для стопорных колец.