Устройство шатуна
Шатун необходим для соединения поршня с коленчатым валом и передачи усилия от поршня к коленчатому валу. Шатун штампуется из стали.
Для повышения прочности шатуна его подвергают дробеструйной обработке.
Устройство шатуна:
1) верхней головки 1;
2) стержня 3;
3) нижней головки 4 (с крышкой 6).
В верхней головке запрессовывается бронзовая втулка 2 . Во втулке и верхней головке шатуна есть специальные отверстия для подвода масла к изнашиваемой поверхности поршневого пальца. А стержень шатуна выполнен в двутавровом сечении.
Нижняя головка шатуна разъемная. Съемная часть нижней головки шатуна называется крышкой шатуна. Крепится крышка к шатуну с помощью двух болтов с лысками (которые служат для того чтобы болты не проворачивались). Под
СОДЕРЖАНИЕ:
1. Запрессовка поршневых пальцев из шатуна
2. Выпрессовка поршневых пальцев из шатуна
3. Ремонт шатуна современного двигателя грузового автомобиля
4. Звуки неисправностей двигателя (стуки двигателя)
5. Признаки и причины неисправностей двигателя автомобиля
6. Как проводится диагностика двигателя автомобиля
Шатун поршня: назначение, конструкция, основные неисправности
Рассмотрим конструкционные особенности шатуна поршня, основные проблемы, которые могут возникать при его работе, и способы их профилактики.
Конструкция шатуна
Шатун передает энергию от поршня к коленчатому валу. При этом он совершает два вида движения: круговое и возвратно-поступательное. Первое происходит в месте соединения его нижней головки с коленвалом, второе – в зоне соединения верхней головки с поршнем. Вследствие такой конструкции шатун постоянно испытывает высокие нагрузки во время работы.
Шатун поршня состоит из следующих элементов.
Поршневая головка
Верхняя (поршневая) головка представляет собой цельную неразборную конструкцию, которая соединяется с поршнем при помощи пальца: плавающего или фиксированного.
В верхней головке плавающего пальца обычно расположены бронзовые или биметаллические втулки. Если их нет, палец свободно двигается в отверстии головки шатуна. Для того, чтобы данный механизм функционировал нормально, ему требуется достаточное количество смазки.
Чтобы обеспечить необходимый уровень натяга, фиксированный палец вставляется в цилиндрическое отверстие меньшего диаметра.
Так как на верхнюю головку действуют очень высокие нагрузки, она имеет трапециевидную форму. Это позволяет увеличить опорную поверхность при работе поршня.
Кривошипная головка
Нижняя (кривошипная) головка соединяет коленчатый вал и шатун. Многие шатуны обладают разъемной кривошипной головкой, что зависит от метода сборки двигателя. Крышку головки с шатуном соединяют болты, штифты или бандажное крепление.
На каждый шатун можно установить только ту крышку, которой он оснащался с завода, так как она обладает определенным весом и размером. При ремонте данную деталь заменить нельзя.
По расположению стержня головка может быть прямой или косой. Последняя характерна для V-образных двигателей и используется для уменьшения размеров силового агрегата.
В нижней части шатунной головки располагаются подшипники скольжения, схожие с коренными вкладышами коленчатого вала. Их изготавливают из стальной ленты, которая изнутри обработана антифрикционным материалом с высокими износостойкими характеристиками. Особенностью этого слоя является то, что он работает только в присутствии моторного масла, а в режиме «сухого трения» очень быстро истирается.
Покрытие может наноситься как на заводе-изготовителе, так и при дальнейшем обслуживании двигателя в условиях гаража или автосервиса. Для защиты подшипников скольжения и других деталей силового агрегата оптимально подходит антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.
Чаще всего его применяют на юбках поршней, дроссельных заслонках, вкладышах распредвала, подшипниках скольжения.
MODENGY Для деталей ДВС обладает следующими преимуществами:
- Имеет широкий диапазон рабочих температур: от -70 до +260 °C
-
Повышает КПД двигателя
-
Снижает трение и износ
-
Защищает детали от задиров в режиме масляного голодания
- Снижает расход топлива
-
Отверждается при комнатной температуре
Совместно с покрытием рекомендуется использовать Специальный очиститель‑активатор MODENGY. Он не только убирает разнородные загрязнения с поверхностей, но и образует пленку, улучшающую адгезию покрытия с основанием.
Силовой стержень
Силовой стержень многих шатунов имеет двутавровую форму и расширяется от верхней головки к нижней. В дизельных двигателях используются более прочные и массивные детали, чем в бензиновых. В спорткарах устанавливаются шатуны, изготовленные из алюминия. Благодаря такому решению снижается масса автомобиля.
Все шатуны должны иметь одинаковый вес, в противном случае усилятся вибрации при работе силового агрегата.
Из чего изготавливают шатуны?
Каждый производитель стремится уменьшить вес деталей КШМ и снизить производственные затраты. Но так как на шатуны в процессе работы двигателя воздействуют высокие нагрузки, уменьшать их массу нежелательно – это может пагубно отразиться на прочности изделий.
При массовом производстве шатуны для бензиновых двигателей изготавливают из специального чугуна методом литься. Это позволяет добиться практически идеального соотношения прочности и стоимости деталей.
В дизельных силовых агрегатах шатуны испытывают более высокие нагрузки, поэтому их производят из легированной стали методом горячей ковки или горячей штамповки. Получаемые детали прочнее, но при этом дороже литых.
В мощных автомобилях и спорткарах используются шатуны из титановых и алюминиевых сплавов. Они в два раза легче стальных и чугунных, что позволяет снизить вес двигателя и увеличить его оборотистость.
Большое значение играет конструкционный материал, из которого изготовлены болты крепления крышки шатунной головки. Их производят из высоколегированной стали, предел текучести которой в 2-3 раза больше, чем у обычной углеродистой.
Почему шатуны выходят из строя?
Основной причиной выхода шатунов из строя является износ деталей. Верхняя головка редко подвергается ремонту, а рабочий ресурс втулки нередко оказывается равен ресурсу самого двигателя.
Нарушение формы или разрушение шатуна может произойти вследствие гидроудара, попадания внутрь двигателя абразивных веществ и посторонних предметов, соударения головки блока и поршня.
Подшипники нижней головки могут выйти из строя вследствие недостаточного смазывания. Определить такую неисправность можно по замятию вкладышей, удлинению шатунных болтов, темно-синему окрасу шатунной головки и потемнению вкладышей.
К поломке шатуна приводит недостаточный уровень масла в двигателе, засорение масляного фильтра, загрязнение цилиндра абразивами и посторонними предметами.
Ремонт шатунов
Шатуны нуждаются в ремонте, если наблюдаются:
-
Деформация стержня
-
Износ зазора в верхней головке цилиндра
-
Износ поверхности и зазора в нижней части головки
Перед началом работ шатун тщательно осматривается, при помощи нутрометра измеряется диаметр детали, зазоры в верхней и нижней части.
Если все показатели в норме, менять шатун не потребуется. При деформации стержня отверстия головок перестают быть параллельными, что приводит к перекосу цилиндра. Об этом свидетельствуют повышенная шумность двигателя при работе на холостом ходу, следы износа на коленвале, головке шатуна, поршне и стенках цилиндра. Еще одним методом проверки шатуна на деформацию является его раскачка на специальной проверочной плите.
После проведения всех необходимых измерений приступают к ремонту.
Чтобы получить нужную геометрию зазора нижнего шатуна, необходимо убрать небольшое количество металла с поверхности крышки головки. После этого крышка ставится назад и фиксируется при помощи болтов.
Расточка отверстия головки по требуемому размеру производится на расточном или универсальном станке. После операции выполняется хонингование.
Если зазор под поршневой палец увеличен, бронзовая втулка под верхнюю головку меняется, и новая деталь принимает нужный размер. Очень важно, чтобы отверстия головки и втулки совместились. В этом случае масло не будет попадать на поршневой палец.
Шатунные вкладыши и юбки поршней рекомендуется дополнительно обработать антифрикционным покрытием.
Коленчатый вал двигателя: строение, назначение, как сохранить
Коленчатый вал – неотъемлемая деталь всех двигателей внутреннего сгорания классической конструкции. Для чего он нужен, и что может вывести его из строя — сейчас и поговорим.
Общепринятое определение длинное и довольно сложное для понимания. Оно звучит как «коленчатый вал – вал сложной формы, предназначенный для преобразования возвратно-поступательного движения (например, поршня) во вращательное вокруг своей оси, имеет шейки, смещенные от оси вращения для крепления шатунов, от которых воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент».
Читайте также: Поршень: из чего состоит, как работает, почему прогорает
Но для того, чтобы понять принцип работы коленчатого вала, стоит вспомнить, как устроен педальный узел велосипеда. Разница лишь в том, что вместо ног велосипедиста на педали давят шатуны (тоже деталь двигателя). Задача коленчатого вала (как и педального механизма велосипеда) – превратить возвратно-поступательное движение в круговое.
Строение
Коленчатые валы современных автомобилей имеют довольно сложное строение. На первый взгляд у них есть шейки: коренные и шатунные. Обычно шейка является частью подшипника скольжения. Также на коленчатом вале довольно массивные балансиры. С неочевидного – большинство коленвалов пустотелые и имеют внутри масляную магистраль.
Коленвал – очень прочная деталь, ведь она назначена для выдерживания больших нагрузок и высоких оборотов. Ее изготовление требует очень высокой точности. Также обязательное условие – сбалансированность относительно центра массы.
Проблемы и трудности
Частая проблема с коленчатыми валами – естественный износ. Быстрее в коленвале изнашиваются шатунные шейки – они теряют округлую форму и становятся эллипсовидными. Во время капитального ремонта двигателя эти шейки шлифуют (уменьшают в диаметре) и устанавливают ремонтные вкладыши (подшипники скольжения). В большинстве легковых автомобилей уменьшение в диаметре происходит на 0,25 мм с каждым ремонтом.
Вторая проблема гораздо серьезнее – задиры. Обычно она возникает, когда есть проблемы с подачей смазки. Часть подшипника скольжения прилипает к шейке коленвала и повреждает ее. Такие неисправности не всегда можно исправить шлифовкой – иногда применяют метод наварки, но чаще приходится менять коленвал.
При гидроударе (когда в камеру сгорания попадает жидкость и поршень не может ее сжать) коленвал может деформироваться или даже треснуть. Такие неисправности коленчатого вала обычно не исправляют, а просто меняют его на новый или подержанный, но исправный.
Также иногда случаются проблемы, связанные с некорректным обслуживанием или ремонтом. В передней части обычно крепится шкив, через который приводятся ремни навесных агрегатов. Если центральный болт, который держит шкив, не закрутить с заказным (достаточно высоким) крутящим моментом – коленвал может треснуть. В таком случае коленвал также подлежит замене.
Как сохранить свой коленвал
Поскольку наиболее уязвимым элементом являются шейки – прежде всего надо заботиться о хороших условиях их работы. Для смазки на шейки под давлением подается моторное масло. Значит, надо всегда следить за уровнем масла в моторе и вовремя его менять. Заливать нужно только то масло, которое рекомендует автопроизводитель (важно чтобы масло имело соответствующий допуск указанный в сервисной книге). Не стоит также ставить сомнительные фильтра для масла, поскольку они могут ухудшить подачу смазки.
Вторая рекомендация – для продления срока службы не стоит нагружать не прогретый до рабочей температуры двигатель. Пока масло не достигло нужной температуры оно не может как следует выполнять свою функцию.
Читайте также: Двигатель внутреннего сгорания может быть экологически чистым: инженеры
Третья рекомендация – не ездить “внатяг”. Когда обороты двигателя минимальны, а педаль акселератора нажата почти полностью – самый тяжелый момент для коленвала. Лучше дать двигателю немного раскрутиться (хотя бы до средних оборотов) и уже тогда нажимать акселератор полностью.
В общем коленвал достаточно надежная деталь, с которой редко возникают проблемы. Если двигатель хорошо обслуживается – коленвал может служить очень долго.
Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы
Коленчатый вал (коленвал) двигателя – это одна из важных деталей КШМ, расположенная в цилиндровом блоке. Вал преобразует поступательные движения поршней во вращательный момент, который через трансмиссию передается на колеса автомобиля.
Устройство коленчатого вала
Сложная конструкция коленвала представлена в виде расположенных по одной оси колен – шатунных шеек, соединенных специальными щеками. При этом количество колен зависит от числа, формы и месторасположения цилиндров, а также тактности двигателя автомобиля. С помощью шатунов шейки соединяются с поршнями, совершающими поступательно-возвратные движения.
В зависимости от расположения коренных шеек коленвал может быть:
- полноопорным – когда коренные шейки расположены по две стороны от шатунной шейки;
- неполноопорным – когда коренные шейки расположены только по одну из сторон от шатунной шейки.
В большинстве современных автомобильных двигателей применяются полноопорные коленвалы.
Итак, основными элементами коленвала являются:
- Коренная шейка – основная часть вала, которая размещается на коренных вкладышах (подшипниках), находящихся в картере.
- Шатунная шейка – деталь, соединяющая коленвал с шатунами. При этом смазка шатунных механизмов осуществляется благодаря наличию специальных масляных каналов. Шатунные шейки в отличие от коренных шеек всегда смещены в стороны.
- Щеки – детали, соединяющие два типа шеек – коренные и шатунные.
- Противовесы – детали, которые предназначены для уравновешивания веса поршней и шатунов.
- Фронтальная (передняя) часть или носок – часть механизма, оснащенная колесом с зубцами (шкивом) и шестерней, в некоторых случаях гасителем крутильных колебаний, который осуществляет контроль над мощностью привода ГРМ (газораспределительного механизма), а также других механизмов устройства.
- Тыльная (задняя) часть или хвостовик – часть механизма, соединенная с маховиком при помощи маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, осуществляет отбор мощности вала.
Фронтальная и тыльная сторона коленчатого вала уплотняется защитными сальниками, которые препятствуют протеканию масла там, где выступающие части маховика выходят за пределы блока цилиндров.
Вращательные движения всего механизма коленвала обеспечивают подшипники скольжения – тонкие стальные вкладыши, с защитным слоем антифрикционного вещества. Для предотвращения осевого смещения вала, применяется упорный подшипник, установленный на коренной шейке (крайней или средней).
Коленвал двигателя изготавливается из износостойкой стали (легированной или углеродистой) или модифицированного чугуна, методом штамповки или литья.
Принцип действия коленчатого вала
Несмотря на сложность самого устройства, принцип работы коленвала достаточно прост.
В камерах сгорания происходит процесс сжигания поступившего туда топлива и выделения газов. Расширяясь, газы воздействуют на поршни, совершающие поступательные движения. Поршни передают механическую энергию шатунам, соединенным с ними втулкой или поршневым пальцем.
Шатун в свою очередь соединен с шейкой коленвала подшипником, вследствие чего каждое поступательное поршневое движение преобразуется во вращательное движение вала. После того как происходит разворот на 180˚, шатунная шейка движется уже в обратном направлении, обеспечивая возвратное движение поршня. Затем циклы повторяются.
Процесс смазки коленчатого вала
Смазка коленвала обеспечивается за счет шатунных и коренных шеек. Важно помнить, что смазка коленчатого вала всегда происходит под давлением. Каждая коренная шейка обеспечена индивидуальным подводом масла от общей смазочной системы. Поступившее масло попадает на шатунные шейки по специальным каналам, расположенным в коренных шейках.
Шатун двигателя: устройство, предназначение
При работе двигателя шатун принимает на себя большую нагрузку т.к. совершает самую тяжёлую работу. Шатун передаёт мощность двигателя на колёса автомобиля, тем самым обеспечивая их необходимым крутящим моментом для движения. Делает он это благодаря возвратно-поступательному движению коленчатого вала и поршня.
Несмотря на то, что на всех двигателях шатуны выполняют одну и ту же работу — устроены они везде по разному. В первую очередь это зависит от типа двигателя: бензиновый или дизельный. Так же немаловажную роль играет компоновка двигателя: V-образная или рядная.
Для улучшения работы и снижения веса конструкторы стараются видоизменять шатуны и делать их более лёгкими, при этом сохраняя или даже увеличивая их заводскую прочность. Однако, проблема заключается в том, что, например, для дизельных двигателей шатуны всегда будут тяжелее, чем для бензиновых. Это обусловлено принципом работы самого ДВС.
Теперь давайте разберёмся из каких же составляющих состоит шатун двигателя внутреннего сгорания. В нём есть 3 основные детали: верхняя головка, стержень, нижняя головка. Верхняя головка имеет меньший диаметр и соединяется со стержнем поршневым пальцем. Соединение головки большего диаметра (кривошипной) происходит с помощью шейки коленчатого вала. Так у шатуна есть крышка, которая расположена в нижней головке и болты, закрепляющие её.
Подшипники скольжения очень тонкие и через отверстие в коленвале, которые сделаны на шатунных шейках, на них подаётся масло, под давлением создаётся масляная плёнка, в результате чего происходит скольжение между частицами масла.
Следующая важная деталь, о которой следует рассказать — это поршень. Он принимает на себя давление газов и дальше передаёт это усилие через шатун на коленчатый вал. В целом поршень — очень сложная техническая деталь, выполненная из алюминиевого сплава. Поршень должен быть очень прочным и лёгким, при этом при высоких температурах он не должен расширяться.
Диаметр поршня имеет немного меньший диаметр, чем цилиндр. Сделано это для того чтобы между стенками могло проходить масло и при этом не было трения металла об металл.
Поршневые кольца устанавливаются в специальные канавки в поршне и служат для уплотнения поршня с цилиндром. Сами кольца могут быть компрессионными и маслосъёмными. Компрессионных колец обычно два и они не дают газам прорываться, а маслосъёмное кольцо снимает масло со стенок цилиндров. Диаметр колец немного больше диаметра цилиндра, для лучшего уплотнения.
Определение поломки шатуна и пути решения проблемыРемонт шатунов двигателя — работа не сложная. Хотя при поломке последствия могут быть очень плачевными, поэтому важно уметь определять поломку этой детали и пути быстрого ремонта.
Первый признак поломки — стук в двигателе. Но многие могут спутать его со звукам распредвала, клапана или других элементов двигателя. Перепутать стук шатунов двигателя с другими звуками очень сложно. Он очень сильно похож на частый и громкий стук молотка.
Для того чтобы проверить в каком цилиндре поломка нужно попробовать снять провода с крышки трамблёра, но делать это нужно последовательно. Сняв один из проводов звук в двигателе уменьшится — это значит, что поломка скрыта именно в этом цилиндре.
На инжекторных двигателях сделать это немного сложнее. На модификации с фишками, нужно снять фишку с катушки зажигания, тем самым отключив нужный цилиндр.
После того как вы определили в каком цилиндре поломка — разберите двигатель и проверьте все шатуны. Если окажется что помимо сломанного шатуна в двигателе есть ещё и гнутые, то проблема может возникнуть в том, что с одной стороны поршень будет испытывать большее трение, а с другой пропускать масло, что впоследствии приведёт к образованию нагара.
Определить гнутый шатун очень просто. Для этого вам понадобится плоская поверхность и наждачная бумага. Натяните бумагу на поверхность и потрите об неё каждый шатун поршневой головкой. Если шатун ровный, то поверхность верхней головки будет равномерно блестящая. Если же шатун кривой, то поверхность будет блестеть не равномерно. В случае если шатун кривой — его так же следует заменить.
Менять шатун нужно в нескольких случаях:
- Деформирован стержень
- Появились зазоры в верхней или нижней части головки
Какие же могут быть причины обрыва шатуна в двигателе? Очень просто!
- Поддерживайте достаточный уровень масла
- Меняйте фильтр, не допускайте его загрязнения
- Меняйте масло каждые 7-12 тыс км
Перед началом восстановления шатунов двигателявнимательно осмотрите все шатуны и проверьте какие из них можно отремонтировать, а какие следует заменить.
Чтобы хорошо и правильно отремонтировать шатун, желательно использовать специализированное оборудование, если у вас такого оборудования нет, то лучше доверить дело профессионалам.
Во-первых, для того чтобы привести нижний шатун в идеальное заводское состояние — вам нужно обточить крышку головки. Слой, который вы снимите, должен быть минимальным. После проведения операции установить головку в прежнее положение и затяните болты.
Во-вторых, помните, что нельзя растачивать головку больше установленного диаметра. Для того чтобы не превысить допустимое значение — расточку следует выполнять на специализированном станке.
В-третьих, после расточки шатуна может увеличиться зазор под поршневым пальцем в головке. Для решения этой проблемы нужно заменить бронзовую втулку, после чего она примет требуемый диаметр.
Как устроен и работает кривошипно-шатунный механизм двигателя
Двигатели внутреннего сгорания, используемые на автомобилях, функционируют за счет преобразования энергии, выделяемой при горении горючей смеси, в механическое действие – вращение. Это преобразование обеспечивается кривошипно-шатунным механизмом (КШМ), который является одним из ключевых в конструкции двигателя автомобиля.
УСТРОЙСТВО КШМ
Кривошипно-шатунный механизм двигателя состоит из трех основных деталей:
- Цилиндро-поршневая группа (ЦПГ).
- Шатун.
- Коленчатый вал.
Все эти компоненты размещаются в блоке цилиндров.
ЦПГ
Назначение ЦПГ — преобразование выделяемой при горении энергии в механическое действие – поступательное движение. Состоит ЦПГ из гильзы – неподвижной детали, посаженной в блок в блок цилиндров, и поршня, который перемещается внутри этой гильзы.
После подачи внутрь гильзы топливовоздушной смеси, она воспламеняется (от внешнего источника в бензиновых моторах и за счет высокого давления в дизелях). Воспламенение сопровождается сильным повышением давления внутри гильзы. А поскольку поршень это подвижный элемент, то возникшее давление приводит к его перемещению (по сути, газы выталкивают его из гильзы). Получается, что выделяемая при горение энергия преобразуется в поступательное движение поршня.
Для нормального сгорания смеси должны создаваться определенные условия – максимально возможная герметичность пространства перед поршнем, именуемое камерой сгорания (где происходит горение), источник воспламенения (в бензиновых моторах), подача горючей смеси и отвод продуктов горения.
Герметичность пространства обеспечивается головкой блока, которая закрывает один торец гильзы и поршневыми кольцами, посаженными на поршень. Эти кольца тоже относятся к деталям ЦПГ.
ШАТУН
Следующий компонент КШМ – шатун. Он предназначен для связки поршня ЦПГ и коленчатого вала и передает механических действий между ними.
Шатун представляет собой шток двутавровой формы поперечного сечения, что обеспечивает детали высокую устойчивость на изгиб. На концах штока имеются головки, благодаря которым шатун соединяется с поршнем и коленчатым валом.
По сути, головки шатуна представляют собой проушины, через которые проходят валы обеспечивающие шарнирное (подвижное) соединение всех деталей. В месте соединения шатуна с поршнем, в качестве вала выступает поршневой палец (относится к ЦПГ), который проходит через бобышки поршня и головку шатуна. Поскольку поршневой палец извлекается, то верхняя головка шатуна – неразъемная.
В месте соединения шатуна с коленвалом, в качестве вала выступают шатунные шейки последнего. Нижняя головка имеет разъемную конструкцию, что и позволяет закреплять шатун на коленчатом валу (снимаемая часть называется крышкой).
КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ
Назначение коленчатого вала — это обеспечение второго этапа преобразования энергии. Коленвал превращает поступательное движение поршня в свое вращение. Этот элемент кривошипно-шатунного механизма имеет сложную геометрию.
Состоит коленвал из шеек – коротких цилиндрических валов, соединенных в единую конструкцию. В коленвале используется два типа шеек – коренные и шатунные. Первые расположены на одной оси, они являются опорными и предназначены для подвижного закрепления коленчатого вала в блоке цилиндров.
В блоке цилиндров коленчатый вал фиксируется специальными крышками. Для снижения трения в местах соединения коренных шеек с блоком цилиндров и шатунных с шатуном, используются подшипники трения.
Шатунные шейки расположены на определенном боковом удалении от коренных и к ним нижней головкой крепится шатун.
Коренные и шатунные шейки между собой соединяются щеками. В коленчатых валах дизелей к щекам дополнительно крепятся противовесы, предназначенные для снижения колебательных движений вала.
Шатунные шейки вместе с щеками образуют так называемый кривошип, имеющий П-образную форму, который и преобразует поступательного движения во вращение коленчатого вала. За счет удаленного расположения шатунных шеек при вращении вала они движутся по кругу, а коренные — вращаются относительно своей оси.
Количество шатунных шеек соответствует количеству цилиндров мотора, коренных же всегда на одну больше, что обеспечивает каждому кривошипу две опорных точки.
На одном из концов коленчатого вала имеется фланец для крепления маховика – массивного элемента в виде диска. Основное его назначение: накапливание кинетической энергии за счет которой осуществляется обратная работа механизма – преобразование вращения в движение поршня. На втором конце вала расположены посадочные места под шестерни привода других систем и механизмов, а также отверстие для фиксации шкива привода навесного оборудования мотора.
ПРИНЦИП РАБОТЫ МЕХАНИЗМА
Принцип работы кривошипно-шатунного механизма рассмотрим упрощенно на примере одноцилиндрового мотора. Такой двигатель включает в себя:
- коленчатый вал с двумя коренными шейками и одним кривошипом;
- шатун;
- и комплект деталей ЦПГ, включающий в себя гильзу, поршень, поршневые кольца и палец.
Воспламенение горючей смеси выполняется когда объем камеры сгорания минимальный, а обеспечивается это при максимальном поднятии вверх поршня внутри гильзы (верхняя мертвая точка – ВМТ). При таком положении кривошип тоже «смотрит» вверх. При сгорании выделяемая энергия толкает вниз поршень, это движение передается через шатун на кривошип, и он начинает двигаться по кругу вниз, при этом коренные шейки вращаются вокруг своей оси.
При провороте кривошипа на 180 градусов поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ). После ее достижения выполняется обратная работа механизма. За счет накопленной кинетической энергии маховик продолжает вращать коленвал, поэтому чему кривошип проворачивается и посредством шатуна толкает поршень вверх. Затем цикл полностью повторяется.
Если рассмотреть проще, то один полуоборот коленвала осуществляется за счет выделенной при сгорании энергии, а второй – благодаря кинетической энергии, накопленной маховиком. Затем процесс повторяется вновь.
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ. ТАКТЫ
Выше описана упрощенная схема работы КШМ. В действительности чтобы создать необходимые условия для нормального сгорания топливной смеси, требуется выполнение подготовительных этапов – заполнение камеры сгорания компонентами смеси, их сжатие и отвод продуктов горения. Эти этапы получили название «такты мотора» и всего их четыре – впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Из них только рабочий ход выполняет полезную функцию (именно при нем энергия преобразуется в движение), а остальные такты – подготовительные. При этом выполнение каждого этапа сопровождается проворотом коленвала вокруг оси на 180 градусов.
Конструкторами разработано два типа двигателей – 2-х и 4-тактный. В первом варианте такты совмещены (рабочий ход с выпуском, а впуск – со сжатием), поэтому в таких моторах полный рабочий цикл выполняется за один полный оборот коленвала.
В 4-тактном двигателе каждый такт выполняется по отдельности, поэтому в таких моторах полный рабочий цикл выполняется за два оборота коленчатого вала, и только один полуоборот (на такте «рабочий ход») выполняется за счет выделенной при горении энергии, а остальные 1,5 оборота – благодаря энергии маховика.
ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ
Несмотря на то, что кривошипно-шатунный механизм работает в жестких условиях, эта составляющая двигателя достаточно надежная. При правильном проведении технического обслуживания, механизм работает долгий срок.
При правильной эксплуатации двигателя ремонт КШМ потребуется только из-за износа ряда составных деталей – поршневых колец, шеек коленчатого вала, подшипников скольжения.
Поломки составных компонентов КШМ происходят в основном из-за нарушения правил эксплуатации силовой установки (постоянная работа на повышенных оборотах, чрезмерные нагрузки), невыполнения ТО, использования неподходящих горюче-смазочных материалов.
Последствиями такого использования мотора могут быть:
- залегание и разрушение колец;
- прогорание поршня;
- трещины стенок гильзы цилиндра;
- изгиб шатуна;
- разрыв коленчатого вала;
- «наматывание» подшипников скольжения на шейки.
Такие поломки КШМ очень серьезны, зачастую поврежденные элементы ремонту не подлежат их нужно только менять. В некоторых случаях поломки КШМ сопровождаются разрушениями иных элементов мотора, что приводит мотор в полную негодность без возможности восстановления.
ОБСЛУЖИВАНИЕ КШМ
Чтобы КШМ не стало причиной выхода из строя силового агрегата, достаточно выполнять ряд правил:
- Не допускать длительной работы двигателя на повышенных оборотах и под большой нагрузкой.
- Своевременно менять моторное масло и использовать смазку, рекомендованную автопроизводителем.
- Использовать только качественное топливо.
- Проводить согласно регламенту замену воздушных фильтров.
Не стоит забывать, что нормальное функционирование мотора зависит не только от КШМ, но и от смазки, охлаждения, питания, зажигания, ГРМ, которым также требуется своевременное обслуживание.
Шатун: надежное плечо кривошипно-шатунного механизма
Шатун: надежное плечо кривошипно-шатунного механизмаВ работе кривошипно-шатунного механизма поршневых двигателей одну из ключевых ролей играют детали, соединяющие поршни и коленчатый вал — шатуны. О том, что такое шатун, каких типов бывают эти детали и как они устроены, а также о правильном выборе, ремонте и замене шатунов — читайте в данной статье.
Что такое шатун и какое место он занимает в двигателе?
Шатун — компонент кривошипно-шатунного механизма поршневых ДВС всех типов; разъемная деталь, предназначенная для соединения поршня с соответствующей шейкой коленчатого вала.
Эта деталь выполняет несколько функций в двигателе:
- Механическое соединение поршня и коленвала;
- Передача от поршня на коленчатый вал моментов, возникающих во время рабочего хода;
- Преобразование возвратно-поступательных движений поршня во вращательное движение коленвала;
- Подача смазочного материала на поршневой палец, стенки поршня (для дополнительного охлаждения) и цилиндра, а также на детали ГРМ в силовых агрегатах с нижним расположением распределительного вала.
В моторах число шатунов равно числу поршней, каждый шатун верхней частью соединен с поршнем (через бронзовую втулку и палец), а нижней — с соответствующей шейкой коленвала (через подшипники скольжения). В результате образуется шарнирная конструкция, обеспечивающая свободное движение поршня в вертикальной плоскости.
Шатуны играют важную роль в работе силового агрегата, и их поломка зачастую полностью выводит мотор из строя. Но для верного выбора и замены этой детали необходимо разобраться в ее конструкции и особенностях.
Типы и конструкция шатунов
Конструкция шатуна
Сегодня существует два основных конструктивных типа шатунов:
- Стандартные — обычные шатуны, используемые во всех типах поршневых двигателей;
- Спаренные (сочлененные) — узел, состоящий из обычного шатуна и шарнирно соединенного с ним шатуна без кривошипной головки, такие узлы находят применение в V-образных моторах.
Конструкция шатунов ДВС устоялась и практически доведена до совершенства (насколько это возможно при современном развитии техники), поэтому, несмотря на огромное разнообразие двигателей, все эти детали устроены принципиально одинаково.
Шатун — разборная (составная) деталь, в которой выделяются три части:
- Стержень;
- Поршневая (верхняя) головка;
- Кривошипная (нижняя) головка со съемной (отъемной) крышкой.
Стержень, верхняя головка и половина нижней головки являются одной деталью, все эти части формируются сразу при изготовлении шатуна. Крышка нижней головки является отдельной деталью, которая тем или иным способом соединяется с шатуном. Каждая из частей шатуна имеет свои конструктивные особенности и функционал.
Стержень. Это основа шатуна, соединяющая головки и обеспечивающая передачу усилия от поршневой головки на кривошипную. От длины стержня зависит высота поршней и их ход, а также и общая высота двигателя. Стержням для достижения необходимой жесткости придаются различные профили:
- Двутавровый с расположением полок перпендикулярно или параллельно осям головок;
- Крестообразный.
Наиболее часто стержню придается двутавровый профиль с продольным расположением полок (справа и слева, если смотреть на шатун вдоль осей головок), остальные профили используются реже.
Внутри стержня высверлен канал для подачи масла от нижней головки на верхнюю, в некоторых шатунах выполняются боковые отводы от центрального канала для разбрызгивания масла на стенки цилиндра и другие детали. На двутавровых стержнях вместо высверленного канала может использоваться металлическая маслоподводящая трубка, соединенная со стержнем металлическими скобами.
Обычно на стержень наносится маркировка и метки для верного монтажа детали.
Поршневая головка. В головке выточено отверстие, в которое запрессована бронзовая втулка, играющая роль подшипника скольжения. Во втулку с небольшим зазором устанавливается поршневой палец. Для смазки поверхностей трения пальца и втулки в последней выполнено отверстие, обеспечивающее поступление масла из канала внутри стержня шатуна.
Кривошипная головка. Эта головка — разъемная, ее нижняя часть изготовлена в виде съемной крышки, монтируемой на шатун. Разъем может быть:
- Прямой — плоскость разъема находится под прямым углом к стержню;
- Косой — плоскость разъема выполнена под некоторым углом.
| Шатун с прямым разъемом крышки | Шатун с косым разъемом крышки |
Конструкция шатунов различных типов
Наиболее широко распространены детали с прямым разъемом, шатуны с косым разъемом чаще используются на V-образных силовых агрегатах и на дизелях, они более удобны для монтажа и снижают размеры силового агрегата. Крышка может крепиться к шатуну с помощью болтов и шпилек, реже используется штифтовое и иные соединения. Болтов может быть два или четыре (по два на каждую сторону), их гайки фиксируются специальными стопорными шайбами или шплинтами. Болты для обеспечения максимальной надежности соединения могут иметь сложный профиль и дополняться вспомогательными деталями (центрирующими втулками) поэтому крепеж шатунов различных типов не взаимозаменяем.
Крышка может изготавливаться заодно с шатуном или отдельно. В первом случае после формирования шатуна нижняя головка раскалывается на две части для изготовления крышки. Для обеспечения надежного соединения и обеспечения устойчивости соединения при возникновении поперечных моментов поверхности стыкования шатуна и крышки выполняются профилированными (зубчатыми, с прямоугольным замком и т.д.). Независимо от технологии изготовления шатуна, отверстие в нижней головке растачивается в сборе с крышкой, поэтому данные детали должны использоваться только в паре, они не взаимозаменяемы. Для предотвращения распаривания шатуна и крышки на них выполняются маркеры в виде меток различной формы или цифр.
Внутрь кривошипной головки устанавливается коренной подшипник (вкладыш), выполненный в виде двух полуколец. Для фиксации вкладышей внутри головки имеются две или четыре выточки (пазы), в которые входят соответствующие усы на вкладышах. На внешней поверхности головки может быть предусмотрен выход масляного канала для разбрызгивания масла на стенки цилиндра и другие детали.
У сочлененных шатунов над головкой выполняется выступ с расточенным отверстием, в который вставляется палец нижней головки прицепного шатуна. Сам прицепной шатун имеет аналогичное обычному шатуну устройство, однако его нижняя головка имеет малый диаметр и неразборная.
Шатуны изготавливаются штамповкой или ковкой, однако крышка нижней головки может быть литой. Для изготовления этих деталей используются различные марки углеродистых и легированных сталей, которые могут нормально работать под высокими механическими и тепловыми нагрузками.
Вопросы обслуживания, ремонта и замены шатунов
Шатуны во время работы двигателя подвергаются незначительному износу (так как основные нагрузки воспринимают вкладыши в нижней головке и втулка в верхней), а деформации и поломки в них возникают либо при серьезных неисправностях двигателя или в результате его длительной интенсивной эксплуатации. Однако при выполнении некоторых ремонтных работ приходится демонтировать и разбирать шатуны, а капитальный ремонт силового агрегата зачастую сопровождается заменой шатунов и сопряженных с ними деталей.
Разборка, демонтаж и последующий монтаж шатунов требует соблюдения некоторых правил:
- Крышки нижних головок должны устанавливаться только на «родные» шатуны, поломка крышки требует полной замены шатуна;
- При монтаже шатунов необходимо соблюдать их порядок установки — каждый шатун должен занимать свое место и иметь правильную пространственную ориентацию;
- Затяжка гаек или болтов должна выполняться с определенным усилием (с применением динамометрического ключа).
Особое внимание необходимо уделять ориентации шатуна в пространстве. На стержне обычно имеется метка, которая при монтаже на рядный мотор должна быть обращена к его передней части и совпадать с направлением стрелки на поршне. В V-образных моторах в одном ряду метка и стрелка должны смотреть в одну сторону (обычно это левый ряд), а на втором ряду — в разные. Таким расположением обеспечивается балансировка КШМ и мотора в целом.
При поломке крышки, в случае возникновения кручений, прогибов и других деформаций, а также при разрушении шатуны полностью заменяются. Новый шатун должны быть того же типа и каталожного номера, что и установленный на моторе ранее, однако эту деталь еще необходимо подбирать по весу для сохранения балансировки двигателя. В идеальном случае все шатунно-поршневые группы двигателя должны иметь одинаковый вес, однако в реальности все шатуны, поршни, пальцы и вкладыши имеют неодинаковые массы (особенно, если используются детали ремонтных размеров), поэтому детали приходится взвешивать и комплектовать по весу. Вес шатунов определяется с учетом веса каждой из его головок.
Разборку, замену и сборку шатунов и шатунно-поршневых групп необходимо выполнять в строгом соответствии с инструкцией по ремонту и ТО транспортного средства. В дальнейшем шатуны не нуждаются в специальном обслуживании. При правильном подборе и монтаже шатунов двигатель будет обеспечивать необходимые рабочие характеристики в любых условиях эксплуатации.
Другие статьи
#Бачок ГЦС
Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления14.10.2020 | Статьи о запасных частях
Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.
Бензиновый двигатель | Британника
Полная статья
Бензиновый двигатель , любой из класса двигателей внутреннего сгорания, которые вырабатывают энергию за счет сжигания летучего жидкого топлива (бензина или бензиновой смеси, такой как этанол) с воспламенением, инициируемым электрической искрой. Бензиновые двигатели могут быть построены для удовлетворения требований практически любого возможного применения в силовых установках, наиболее важными из которых являются легковые автомобили, малые грузовики и автобусы, самолеты авиации общего назначения, подвесные и малые внутренние морские агрегаты, стационарные насосные установки среднего размера, осветительные установки и т. Д. станки и электроинструменты.Четырехтактные бензиновые двигатели используются в подавляющем большинстве автомобилей, легких грузовиков, средних и больших мотоциклов и газонокосилок. Двухтактные бензиновые двигатели встречаются реже, но они используются для небольших подвесных судовых двигателей и во многих портативных инструментах для озеленения, таких как цепные пилы, кусторезы и воздуходувки для листьев.
Типы двигателей
Бензиновые двигатели можно сгруппировать в несколько типов в зависимости от нескольких критериев, включая их применение, метод управления подачей топлива, зажигание, расположение поршня и цилиндра или ротора, количество ходов за цикл, систему охлаждения, а также тип и расположение клапана.В этом разделе они описаны в контексте двух основных типов двигателей: поршневых двигателей и роторных двигателей. В поршневом двигателе давление, создаваемое при сгорании бензина, создает силу на головке поршня, которая перемещает цилиндр по длине возвратно-поступательным или возвратно-поступательным движением. Эта сила отталкивает поршень от головки цилиндра и выполняет работу. Роторный двигатель, также называемый двигателем Ванкеля, не имеет обычных цилиндров, оснащенных возвратно-поступательными поршнями.Вместо этого давление газа действует на поверхности ротора, заставляя ротор вращаться и, таким образом, выполнять работу.
бензиновые двигателиТипы бензиновых двигателей включают (A) двигатели с оппозитными поршнями, (B) роторные двигатели Ванкеля, (C) рядные двигатели и (D) двигатели V-8.
Британская энциклопедия, Inc.Большинство бензиновых двигателей относятся к поршнево-поршневому типу. Основные компоненты поршнево-цилиндрового двигателя показаны на рисунке. Почти все двигатели этого типа работают по четырехтактному или двухтактному циклу.
Типовая схема поршневой цилиндр бензинового двигателя.
Британская энциклопедия, Inc.Четырехтактный цикл
Из различных методов восстановления энергии процесса сгорания наиболее важным до сих пор был четырехтактный цикл, концепция, впервые разработанная в конце 19 века. Четырехтактный цикл показан на рисунке. При открытом впускном клапане поршень сначала опускается на такте впуска. Воспламеняющаяся смесь паров бензина и воздуха втягивается в цилиндр за счет создаваемого таким образом частичного вакуума.Смесь сжимается, когда поршень поднимается на такте сжатия при закрытых обоих клапанах. По мере приближения к концу хода заряд воспламеняется электрической искрой. Затем следует рабочий ход, когда оба клапана все еще закрыты, а давление газа обусловлено расширением сгоревшего газа, давящим на головку поршня или головку поршня. Во время такта выпуска восходящий поршень вытесняет отработанные продукты сгорания через открытый выпускной клапан. Затем цикл повторяется. Таким образом, каждый цикл требует четырех тактов поршня — впуска, сжатия, мощности и выпуска — и двух оборотов коленчатого вала.
Двигатель внутреннего сгорания: четырехтактный циклДвигатель внутреннего сгорания имеет четыре такта: впуск, сжатие, сгорание (мощность) и выпуск. Когда поршень перемещается во время каждого хода, он поворачивает коленчатый вал.
Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчасНедостатком четырехтактного цикла является то, что завершается только половина тактов мощности по сравнению с двухтактным циклом ( см. Ниже ), и только половину такой мощности можно ожидать от двигателя данного размера при заданная рабочая скорость.Однако четырехтактный цикл обеспечивает более эффективную очистку выхлопных газов (продувку) и повторную загрузку цилиндров, уменьшая потерю свежего заряда в выхлопе.
Патент США на двигатель внутреннего сгорания с компенсирующим грузом, установленным на коленчатом валу и служащим для дисбаланса, и способ изготовления Патента на коленчатый вал (Патент № 9,121,472 от 1 сентября 2015 г.)
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУВ настоящей заявке испрашивается приоритет заявки на патент Германии номер 102013203560.8, поданной 1 марта 2013 г., которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки для всех целей.
, , область ,. Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, имеющему компенсирующий груз, который служит в качестве противовеса коленчатого вала, и способу работы такого двигателя внутреннего сгорания.
ПРЕДПОСЫЛКИ И РЕЗЮМЕТрансмиссия в двигателе может содержать коленчатый вал, поршни, поршневые пальцы и шатуны, каждый из которых шарнирно соединен с соответствующим поршнем через поршневой болт, расположенный в небольшой проушине шатуна и установленный с возможностью вращения кривошипная шейка коленчатого вала в большой петле шатуна.Поршни сконфигурированы так, чтобы передавать газовые силы, возникающие при сгорании, на коленчатый вал. Газовые силы передаются через поршни на поршневые болты, шатуны и коленчатый вал. Описанное расположение поршня, поршневого болта, шатуна и коленчатого вала преобразует колебательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Шатун может частично вращаться, а частично колебаться в направлении продольной оси отверстия цилиндра.
Различные компоненты трансмиссии, такие как коленчатый вал, поршень и т. Д., Могут создавать вибрацию во время работы двигателя. Вибрации в этих компонентах могут передаваться на другие компоненты в двигателе, а также на компоненты транспортного средства, которые могут включать в себя распределительные валы, кабину транспортного средства, шины транспортного средства, моторный отсек и т. Д. Может быть желательно ослабить вибрацию, генерируемую в этих компонентах, чтобы уменьшить шум, вибрация и резкость (NVH) в автомобиле и двигателе, которые могут отрицательно сказаться на удовлетворенности клиентов, а также на долговечности компонентов.
Следовательно, компенсационные грузы (например, противовесы) могут использоваться в коленчатых валах для ослабления вибраций. Однако компенсационный груз может не ослабить желаемое количество вибраций из-за ограничений упаковки. Например, картер может пространственно ограничивать форму и размер противовесов. Следовательно, противовесы могут быть расположены вне картера в попытке ослабить желаемую величину вибрации, генерируемой в трансмиссии. Однако размещение противовеса вне картера может уменьшить компактность двигателя, а также увеличить производственные затраты.Кроме того, увеличение массы противовеса также может увеличить расход топлива. Например, противовесы, расположенные снаружи картера, могут иметь дополнительный вес, который увеличивает потери в трансмиссии. Следовательно, может существовать компромисс между ослаблением вибрации коленчатого вала и расходом топлива в предыдущих двигателях.
Таким образом, в одном подходе предоставляется двигатель внутреннего сгорания с цилиндром и кривошипно-шатунным приводом. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя коленчатый вал, в котором коленчатый вал, установленный в картере, имеет соответствующий ход коленчатого вала для цилиндра.Двигатель внутреннего сгорания дополнительно включает в себя компенсационный груз, служащий уравновешивающим средством для компенсации массы, расположенный на коленчатом валу на стороне, противоположной ходу коленчатого вала, где компенсационный груз включает обращенную наружу сторону и расстояние от периферийной поверхности обращенной наружу сторона к продольной оси коленчатого вала непостоянна по длине периферийной поверхности обращенной наружу стороны.
Такое формирование противовеса позволяет при желании разместить противовес внутри картера, при этом уменьшая требуемую величину вибрации, создаваемой трансмиссией.В результате компактность двигателя может быть уменьшена, если желательно, NVH в двигателе уменьшается, а производственные затраты могут быть уменьшены, тем самым повышая удовлетворенность потребителей.
Вышеупомянутые преимущества и другие преимущества и особенности настоящего описания будут легко очевидны из следующего подробного описания, взятого отдельно или в сочетании с сопроводительными чертежами.
Следует понимать, что приведенное выше краткое изложение предоставлено для представления в упрощенной форме набора концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании.Оно не предназначено для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определяется формулой изобретения, которая следует за подробным описанием. Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничивается реализациями, которые устраняют любые недостатки, указанные выше или в любой части этого раскрытия. Кроме того, вышеупомянутые проблемы были признаны изобретателями в данном документе и не считаются известными.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙРИС.1 схематично показаны части кривошипно-шатунного привода первого варианта осуществления двигателя внутреннего сгорания, вид сбоку; и
на фиг. 2 показан способ изготовления коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.
Ниже изобретение описывается более подробно со ссылкой на фиг. 1 и фиг. 2.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕДвигатель может содержать коленчатый вал, поршни, поршневые пальцы и шатуны, каждый из которых шарнирно соединен с соответствующим поршнем через поршневой болт, расположенный в малой проушине шатуна и установленный с возможностью вращения на шейке кривошипа. коленчатого вала в большой проушине шатуна.Поршни сконфигурированы так, чтобы передавать газовые силы, возникающие при сгорании, на коленчатый вал.
Силы газа могут прижимать поршни вниз в направлении продольной оси канала цилиндра, при этом, начиная с верхней мертвой точки (ВМТ), поршень приводится в ускоренное движение силами газа. Поршень, который пытается уйти от сил газа своим направленным вниз движением, несет с собой при этом направленном вниз движении шатун, который шарнирно соединен с ним.Для этого поршень передает действующие на него газовые силы на шатун через поршневой болт и пытается его ускорить вниз. По мере приближения поршня к нижней мертвой точке (НМТ) вместе с соединенными с ним компонентами, в частности с шатуном, он замедляется, чтобы затем завершить реверсирование движения в нижней мертвой точке (НМТ).
Двигатель внутреннего сгорания и связанные с ним компоненты в транспортном средстве (например, вспомогательное оборудование) можно охарактеризовать как колебательную систему.На вибрационные характеристики вибрационной системы могут влиять различные факторы. Вибрационные системы или компоненты, находящиеся под ударным и силовым возбуждением, включают картер, блок цилиндров, головку цилиндра, привод клапана и кривошипно-шатунный привод, которые также описаны здесь. Эти компоненты могут подвергаться воздействию масс и газов.
Изменяющиеся во времени вращательные силы, которые передаются в коленчатый вал через шатуны, шарнирно установленные на отдельных шейках кривошипа, могут вызывать вращательные колебания коленчатого вала.Эти вращательные колебания могут приводить как к шуму от излучения корпусного звука, так и к шуму от передачи корпусного звука в кузов и двигатель внутреннего сгорания, при этом также могут возникать вибрации, которые оказывают неблагоприятное влияние на комфорт вождения, например, колебания руль в салоне. Когда коленчатый вал возбуждается в собственном диапазоне частот, могут возникать высокие амплитуды вращательной вибрации, что может даже привести к усталостному разрушению.Это показывает, что вибрации важны не только в связи с шумовой конструкцией, но и с точки зрения прочности компонентов.
Вращательные колебания коленчатого вала могут также нежелательно передаваться на распределительный вал через привод газораспределения или привод распределительного вала, при этом распределительный вал сам по себе также является колебательной системой и может возбуждать другие системы, в частности привод клапана, к вибрации. Вибрации также могут передаваться на другие вспомогательные компоненты через тяговые средства, приводимые в движение коленчатым валом.Также колебания коленчатого вала могут передаваться трансмиссии, через которую они могут передаваться на шины транспортного средства.
Развитие силы вращения при ходе коленчатого вала четырехтактного двигателя внутреннего сгорания является периодическим, причем периоды продолжаются на протяжении двух оборотов коленчатого вала. Развитие вращательной силы может быть разбито на его гармонические элементы с помощью анализа Фурье, чтобы сделать выводы о возбуждении вращательных колебаний. Фактическое развитие вращательной силы состоит из постоянной вращающей силы и множества гармонически изменяющихся вращательных сил, которые имеют разные амплитуды и частоты вращательной силы или количество вибраций.Отношение количества колебаний n i каждой гармоники к скорости вращения n коленчатого вала или двигателя известно как порядок i гармоники.
Из-за высокой динамической нагрузки на коленчатый вал со стороны массы и сил газа, может быть желательно обеспечить компенсацию массы коленчатому валу. Термин «массовая компенсация» охватывает все меры, которые внешне компенсируют или уменьшают влияние массовых сил. В этом смысле массовая компенсация также включает компенсацию моментов, вызванных массовыми силами.Компенсация массы может происходить в отдельных случаях путем целенаправленного согласования ходов коленчатого вала, а также количества и расположения цилиндров. Противовесы также могут быть предусмотрены для компенсации массы.
Шестицилиндровый рядный двигатель можно сбалансировать с помощью следующей техники. Шесть цилиндров объединены попарно, так что они механически работают параллельно как пары цилиндров. Таким образом, первый и шестой цилиндры, второй и пятый цилиндры, а также третий и четвертый цилиндры объединены в пары цилиндров, при этом шейки коленчатого вала или ходы для трех пар цилиндров расположены на коленчатом валу, каждая из которых смещена на 120 ° C.А. Параллельная механическая работа означает, что оба поршня двух цилиндров, работающих параллельно механически, находятся в верхней мертвой точке (ВМТ) и нижней мертвой точке (НМТ) при одинаковых ° C (градусах угла поворота коленчатого вала). В трехцилиндровом рядном двигателе массовые силы первого порядка и массовые силы второго порядка могут быть скомпенсированы путем выбора подходящего хода коленчатого вала, но не моментов, вызываемых массовыми силами.
Полная компенсация массы не всегда достижима, поэтому необходимо принять дополнительные меры, например, установить противовес на коленчатом валу и / или оснастить двигатель внутреннего сгорания хотя бы одним балансирным валом.Отправной точкой всех мер может быть рассмотрение того, что коленчатый вал может быть нагружен изменяющимися во времени вращательными силами, состоящими из сил газа и массовых сил кривошипно-шатунного механизма. Массу кривошипно-шатунного механизма, то есть отдельные массы шатуна, поршня, поршневого болта, поршневых колец и самого коленчатого вала, можно разделить на колеблющуюся замещающую массу и вращающуюся замещающую массу. Внешнее воздействие силы массы вращающейся замещающей массы может быть компенсировано противовесами, установленными на коленчатом валу.
Компенсация массы может быть более сложной в случае массовой силы, вызванной колеблющейся замещающей массой, поскольку она примерно состоит из массовой силы первого порядка и массовой силы второго порядка, при этом силы более высоких порядков являются незначительный. Массовые силы каждого порядка могут быть компенсированы расположением двух вращающихся в противоположных направлениях валов, снабженных соответствующими грузами, известных как балансирные валы. Валы для компенсации массовых сил первого порядка работают со скоростью вращения двигателя, а валы для уравновешивания массовых сил второго порядка работают с удвоенной скоростью вращения двигателя.Этот метод компенсации массы может быть очень дорогостоящим, сложным и, помимо большого веса, требовать много места. В контексте компенсации массовых сил первого порядка коленчатый вал может одновременно служить в качестве уравновешивающего вала, то есть может составлять один из двух уравновешивающих валов, так что по крайней мере вес и пространство, необходимые для компенсации массы, уменьшаются.
Даже при компенсации массовых сил возникают массовые моменты, поскольку массовые силы отдельных цилиндров действуют в центральных плоскостях цилиндров.Эти массовые моменты в отдельных случаях могут быть компенсированы по крайней мере одним балансирным валом, снабженным грузами. Это может дополнительно увеличить необходимое пространство, затраты и вес для компенсации общей массы.
В трехцилиндровом рядном двигателе моменты, вызванные массовыми силами первого порядка, могут быть компенсированы, например, отдельным балансирным валом, вращающимся в противоположных направлениях относительно коленчатого вала со скоростью вращения двигателя, на концах которого вал два компенсационных груза, служащих дисбалансом, могут быть смещены на 180 °, т.е.е. скрученный.
В качестве альтернативы, моменты, вызванные массовыми силами первого порядка в трехцилиндровом рядном двигателе, могут быть компенсированы двумя противовращающимися компенсационными грузами, служащими для дисбаланса, при этом первый компенсационный груз движется в том же направлении, что и коленчатый вал и второй компенсационный груз движутся в направлении, противоположном коленчатому валу. Существенное отличие от описанной выше компенсации массы состоит в том, что два компенсирующих груза, служащие для дисбаланса, вращаются друг против друга.Следовательно, два компенсационных груза расположены не на одном и том же держателе, например на валу, а на разных держателях, которые придают им вращательное движение в разных направлениях вращения. Носителем первого компенсационного груза может быть, например, сам коленчатый вал или тело, соединенное с коленчатым валом, например маховик. Для второго компенсирующего груза может потребоваться вращение держателя в направлении, противоположном коленчатому валу, который сам также может приводиться в движение коленчатым валом.
Как подробно объяснено выше, для многих концепций компенсации массовых сил и / или массовых моментов может потребоваться установка компенсирующих грузов, служащих дисбалансом на коленчатом валу. Внешнее воздействие силы масс вращающихся заменяющих масс, например, можно компенсировать с помощью компенсационных грузов, установленных на коленчатом валу. Здесь по меньшей мере один компенсирующий груз, служащий для дисбаланса, расположен на коленчатом валу на стороне, противоположной по меньшей мере одному ходу коленчатого вала, с целью компенсации массы.
Кроме того, концепции компенсации моментов, вызванных массовыми силами первого порядка, например, трехцилиндрового рядного двигателя, могут использовать компенсационные грузы, служащие дисбалансом, которые расположены на коленчатом валу.
Расположение компенсационных грузов на коленчатом валу способом, описанным выше в отношении предыдущих двигателей, может вызвать структурные проблемы в двигателе. Когда поршень проходит через нижнюю мертвую точку, компенсационный груз, служащий для дисбаланса и расположенный на стороне, противоположной ходу коленчатого вала, принадлежащему поршню, находится непосредственно под поршнем (т.е.е. на стороне, обращенной к поршню). Может быть желательно предотвратить контакт между поршнем и компенсирующим грузом при вращении коленчатого вала. Компенсационные грузы в предыдущих двигателях имели полукруглую форму на обращенной наружу стороне относительно оси вращения коленчатого вала. Это означает, что в предыдущем двигателе внешняя сторона компенсирующего груза, движущегося в периферийном направлении, имеет по существу постоянное расстояние до продольной оси (например, оси вращения) коленчатого вала.
Однако стесненные пространственные условия в картере могут затруднить установку компенсационной массы или потребовать установки сравнительно больших компенсационных масс, поскольку активный рычаг, а именно расстояние центра тяжести дисбаланса от продольной оси коленчатого вала выбрана сравнительно небольшой (то есть короткой из-за небольшого доступного строительного пространства).
Там, где это применимо, из-за ограниченных пространственных условий компенсация массы может быть обеспечена за пределами картера.Установка одного или нескольких балансирных валов вне картера не только увеличивает пространство, необходимое в моторном отсеке транспортного средства и затраты, но также увеличивает расход топлива. Повышенный расход топлива вызван, в первую очередь, дополнительным весом компенсатора. Во-вторых, компенсационный блок с его вращающимися валами и другими подвижными компонентами способствует трению, создаваемому в двигателе внутреннего сгорания, или увеличивает это трение. Последнее особенно актуально из-за того, что компенсационный блок может работать непрерывно, как только двигатель внутреннего сгорания запускается и работает.Следовательно, уменьшение веса компенсирующего веса может быть желательным из-за снижения расхода топлива в транспортном средстве, достигаемого за счет уменьшения массы компенсационного веса.
Кроме того, может быть желательно создать двигатель внутреннего сгорания, который обеспечивает компенсацию увеличенной массы для коленчатого вала и / или соответствующих компонентов в двигателе. Кроме того, в настоящем изобретении также может быть предусмотрен способ изготовления коленчатого вала такого двигателя внутреннего сгорания.
Следовательно, в одном примере предоставляется двигатель внутреннего сгорания, по меньшей мере, с одним цилиндром и кривошипно-шатунным приводом. Кривошипный привод также может называться трансмиссией. Внутреннее сгорание включает коленчатый вал, в котором коленчатый вал, установленный в картере, имеет соответствующий ход коленчатого вала для каждого цилиндра, причем ходы коленчатого вала расположены на расстоянии друг от друга вдоль продольной оси коленчатого вала. Двигатель внутреннего сгорания дополнительно включает в себя по меньшей мере один компенсирующий груз, служащий уравновешивающим средством, расположенный на коленчатом валу на стороне, противоположной по меньшей мере одному ходу коленчатого вала, с целью компенсации массы.По меньшей мере, один компенсационный груз не имеет полукруглой формы на обращенной наружу стороне относительно оси вращения коленчатого вала. Другими словами, ось вращения коленчатого вала не является центром дуги обращенной наружу стороны. Кроме того, в некоторых примерах обращенная наружу сторона может не образовывать дугу. В частности, в одном примере обращенная наружу сторона может быть плоской. Еще в одном примере обращенная наружу поверхность может быть вогнутой.
Одно из различий между кривошипно-шатунным приводом, описанным здесь, и предыдущими кривошипными приводами состоит в том, что компенсационные грузы в предыдущих кривошипно-шатунных приводах имеют обращенную наружу сторону с периферийной поверхностью, расстояние между периферийной поверхностью и продольной осью (например,g., ось вращения) коленчатого вала постоянна по поверхности. Напротив, кривошипно-шатунный привод, описанный здесь, имеет обращенную наружу периферийную поверхность, причем расстояние между периферийной поверхностью и продольной осью (например, осью вращения) коленчатого вала изменяется по длине периферийной поверхности. Таким образом, описанный здесь компенсирующий груз не имеет полукруглой формы с центром в точке на оси вращения коленчатого вала.
Следует понимать, что продольная ось коленчатого вала может служить осью вращения вращающегося коленчатого вала и осью вращения компенсационных грузов, вращающихся вместе с коленчатым валом.В этой степени периферийное направление может быть задано вращающимся коленчатым валом, при этом дугообразная форма внешней части компенсационного груза может быть описана или выполнена указателем длины R, вращающимся в периферийном направлении.
Изменение расстояния между осью вращения коленчатого вала и периферийной поверхностью компенсирующего груза, описанное здесь, позволяет более эффективно использовать ограниченное пространство, доступное в картере, то есть для того же конструктивного пространства могут быть размещены большие массы дисбаланса. на коленчатом валу или достигаются более эффективные рычаги, и, следовательно, масса дисбаланса, необходимая для компенсации массы, может быть уменьшена.Описанная конструкция компенсирующего груза позволяет увеличить расстояние центра тяжести дисбаланса от продольной оси коленчатого вала, т.е. рычаг дисбаланса может быть выполнен сравнительно длинным. Следовательно, при желании не требуется никакой компенсации массы за пределами картера. Однако в некоторых примерах может быть предусмотрена компенсация массы снаружи картера в дополнение к компенсации массы в картере.
В то время как ограниченные пространственные условия в картере согласно предшествующему уровню техники могут привести к тому, что компенсация массы должна быть размещена, по крайней мере, частично вне картера, при желании этого можно избежать за счет конструкции компенсационного груза, описанного в данном документе.Двигатель внутреннего сгорания с компенсацией массы, описанной здесь, может уменьшить вибрацию, генерируемую в трансмиссии, на желаемую величину.
В одном примере описанный здесь двигатель внутреннего сгорания имеет поршень, принадлежащий цилиндру, который шарнирно соединен с коленчатым валом через шатун, причем шатун на одном конце шарнирно соединен с поршнем через поршневой болт, а на другом конце установлен с возможностью вращения на шейке кривошипа соответствующего хода коленчатого вала коленчатого вала.
Были рассмотрены примеры двигателей внутреннего сгорания, в которых продольная ось по меньшей мере одного поршня пересекает продольную ось коленчатого вала, а когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ), плоскость, охватываемая двумя продольными оси образуют центральную плоскость по меньшей мере одного компенсационного груза. То есть плоскость, симметрично разделяющая компенсационный груз, может быть выровнена с продольной осью поршня, когда поршень расположен в НМТ.Таким образом, компенсационный груз может быть сконфигурирован для компенсации массы хода коленчатого вала, в одном примере.
В дополнительных примерах двигатель внутреннего сгорания может быть сконфигурирован так, что внешняя сторона по меньшей мере одного компенсационного груза, движущегося в периферийном направлении, начиная с центральной плоскости по меньшей мере в одну сторону, имеет все более большое расстояние s (α) от продольной оси коленчатого вала.
В одном примере центр тяжести компенсационного груза может быть смещен дальше наружу на увеличивающееся расстояние s (α), т.е.е. расстояние центра тяжести от продольной оси коленчатого вала увеличивается, за счет чего увеличивается активный рычаг дисбаланса груза. Кроме того, в одном примере расстояние постепенно увеличивается, когда расстояние s (α) больше, чем расстояние R в центральной плоскости, то есть по мере увеличения угла поворота α расстояние может снова уменьшаться, пока оно больше R. В этом контексте , двигатель внутреннего сгорания может быть сконфигурирован так, что внешняя сторона по меньшей мере одного компенсационного груза, движущегося в периферийном направлении, начиная с центральной плоскости по направлению к обеим сторонам, имеет все более большое расстояние s (α) от продольной оси коленчатого вала. .Таким образом, по меньшей мере, один компенсационный груз может иметь форму молотка, при этом центр тяжести компенсационного груза перемещается дальше наружу, то есть активный рычаг несбалансированной массы увеличивается. В этом контексте двигатель внутреннего сгорания может быть сконфигурирован так, что расстояние s (α) снаружи от продольной оси коленчатого вала, начиная с центральной плоскости, соответственно увеличивается в обе стороны, так что внешняя часть по меньшей мере один компенсационный груз, движущийся в периферийном направлении, сформирован симметрично относительно центральной плоскости.
В одном примере в кривошипно-шатунном приводе, описанном здесь, в котором продольная ось по меньшей мере одного поршня пересекает продольную ось коленчатого вала, этот пример может позволить конструкцию компенсационного груза таким образом, чтобы расстояние s (α ) внешней стороны от продольной оси коленчатого вала имеет такие размеры, что расстояние между по меньшей мере одним компенсирующим грузом и поршнем остается практически неизменным, когда поршень проходит через нижнюю мертвую точку, а компенсационный груз проходит через поршень.
Кроме того, в других примерах двигатель внутреннего сгорания также может быть сконфигурирован так, что расстояние s (α) снаружи от продольной оси коленчатого вала, начиная с центральной плоскости, изменяется по-разному по направлению к двум сторонам. Такой пример может быть полезен, когда картер расположен эксцентрично, то есть он имеет смещение, а продольная ось коленчатого вала проходит на расстоянии от продольной оси поршня.
Кроме того, в одном примере двигатель внутреннего сгорания может быть сконфигурирован так, что продольная ось коленчатого вала проходит на расстоянии от продольной оси поршня, причем плоскость проходит через продольную ось коленчатого вала и параллельна продольной оси коленчатого вала. поршень образует центральную плоскость компенсационного груза, когда поршень находится в НМТ.
Кроме того, в одном примере двигатель внутреннего сгорания может быть сконфигурирован так, что расстояние s (α) снаружи от продольной оси коленчатого вала рассчитано таким образом, чтобы расстояние между по меньшей мере одним компенсирующим грузом и поршнем оставалось по существу то же самое, когда поршень проходит через нижнюю мертвую точку, а компенсационный груз проходит через поршень. Этот пример внешней стороны компенсирующего груза позволяет использовать пространство, доступное в картере.В этом отношении это может быть не фактическая форма поршня, а скорее поршень, снабженный оболочкой, которая образует основу. Таким образом может быть увеличена компактность трансмиссии.
В другом примере кривошипно-шатунный привод двигателя внутреннего сгорания может включать в себя три цилиндра и / или три соответствующих хода коленчатого вала.
Варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания также могут использоваться, где расстояние между периферийной поверхностью и продольной осью коленчатого вала задается функцией s (α):
s (α) = R + R [ 1 − cos (α) + 1 / λ − 1 / λ 2 (1 − λ 2 sin 2 (α)) 0.5 ], где
- R обозначает расстояние s (α = 0) в центральной плоскости,
- α — угол поворота коленчатого вала, начиная с поршня в нижней мертвой точке, а
- λ — это угол поворота коленчатого вала. отношение r / L, где L — длина шатуна, а r — радиус кривошипа.
Если расстояние s (α) снаружи от продольной оси коленчатого вала рассчитано в соответствии с приведенной выше формулой, для кривошипно-шатунных приводов без смещения, при которых продольная ось поршня пересекает продольную ось коленчатого вала, расстояние между компенсационный груз и размер поршня или поршневой оболочки по углу поворота α остаются неизменными, когда поршень проходит через нижнюю мертвую точку, а компенсационный груз проходит через поршень.
Варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания также могут использоваться: расстояние между периферийной поверхностью и продольной осью коленчатого вала задается функцией s (α):
s (α) = R + R [ 1 − cos (α) −1 / λ (1 − λ 2 sin 2 (α) + 2λμ sin (α) −μ 2 ) 0,5 + 1 / λ (1 − μ 2 ) 0,5 ], где:
- R обозначает расстояние s (α = 0) в центральной плоскости,
- α — угол поворота коленчатого вала, начиная с поршня в нижней мертвой точке,
- λ — это отношение r / L, где L — длина шатуна, а r — радиус кривошипа, а
- μ — отношение A / L, где A — расстояние продольной оси коленчатого вала от продольной оси. хотя бы одного поршня.
Если расстояние s (α) снаружи от продольной оси коленчатого вала рассчитано в соответствии с приведенной выше формулой, для кривошипно-шатунных передач со смещением A, при котором продольная ось коленчатого вала проходит на расстоянии от продольной оси поршня, расстояние между компенсационным грузом и поршнем или поршневой зоной по углу поворота α остается неизменным, когда поршень проходит через нижнюю мертвую точку, а компенсационный груз проходит через поршень.
В некоторых примерах двигатель внутреннего сгорания может быть сконфигурирован так, что компенсирующий груз содержит массу дисбаланса для компенсации силы массы вращающейся замещающей массы.Кроме того, в некоторых примерах двигатель внутреннего сгорания может быть сконфигурирован так, что компенсационный груз содержит массу дисбаланса для компенсации моментов, вызванных массовыми силами первого порядка.
Как уже говорилось, моменты, вызванные массовыми силами первого порядка, например, в трехцилиндровом рядном двигателе, а также в пятицилиндровом рядном двигателе или V-образном двигателе с шестью или восемью цилиндрами. , могут быть компенсированы двумя компенсирующими грузами, которые служат для дисбаланса и вращаются друг напротив друга.Первый компенсирующий груз, вращающийся синхронно с коленчатым валом, может быть установлен на самом коленчатом валу, при этом балансирный вал не предусмотрен. В этом случае коленчатый вал выполняет функцию уравновешивающего вала.
Здесь также описан способ изготовления коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания описанного выше типа. Способ может включать ковку коленчатого вала вместе с компенсационным грузом, установленным на коленчатом валу. Коленчатый вал и компенсационная масса могут быть конструктивно аналогичны коленчатому валу и компенсационной массе, описанным здесь.В одном примере коленчатый вал и компенсационный груз могут быть кованы вместе. В качестве альтернативы коленчатый вал может быть отлит вместе с компенсирующим грузом, установленным на коленчатом валу, а затем подвергнут механической обработке. Еще одним вариантом может быть коленчатый вал в сборе, в котором коленчатый вал имеет модульную конструкцию.
РИС. На фиг.1 схематично показаны части кривошипно-шатунного привода 1 варианта осуществления двигателя внутреннего сгорания 50 с поршнем 5 , расположенным в нижней мертвой точке (НМТ).Поршень 5 расположен в цилиндре 12 . Хотя изображены один цилиндр и поршень, следует понимать, что двигатель 50 может включать в себя дополнительные цилиндры, соответствующие поршням. Двигатель может дополнительно иметь ходы коленчатого вала, соответствующие дополнительным поршням. В частности, в одном примере двигатель 50 может включать в себя три цилиндра и три соответствующих поршня и три хода коленчатого вала.
Кривошипная передача 1 включает коленчатый вал 2 и поршень 5 , который шарнирно соединен с коленчатым валом 2 через шатун 7 , при этом шатун шарнирно соединен с поршнем 5 через поршневой палец 6 (e.g., поршневой болт) в малой проушине шатуна и установлен с возможностью вращения на шейке кривошипа 3 b коленчатого вала 2 в большой проушине шатуна, в одном примере. Шатун 3 b ограничен сбоку двумя разнесенными перемычками коленчатого вала 3 b соответствующего хода коленчатого вала 3 в изображенном примере. Однако предусмотрены другие положения шейки коленчатого вала, перемычки коленчатого вала и / или хода коленчатого вала.
Когда коленчатый вал 2 вращается вокруг продольной оси 2 a , поршень 5 совершает колебательное движение вдоль своей продольной оси 5 a (направление вращения указано стрелкой). Продольная ось 5 a поршня 5 пересекает продольную ось 2 a коленчатого вала 2 .
На стороне, противоположной ходу коленчатого вала 3 , на коленчатом валу 2 установлен компенсирующий груз 4 , служащий для компенсации дисбаланса, с целью компенсации массы.В изображенном примере, когда поршень 5 находится в нижней мертвой точке (НМТ), плоскость охватывает продольную ось 5 a поршня 5 и продольную ось 2 a из коленчатый вал 2 образует центральную плоскость 4 a компенсационного груза 4 . Однако были предусмотрены другие относительные положения и / или геометрии поршня, коленчатого вала и компенсационного груза.В других примерах в двигателе может быть более одного компенсационного груза. В частности, в одном примере может быть, по меньшей мере, один компенсационный груз на цилиндр или может быть более одного компенсационного груза на цилиндр. Картер 14 может, по меньшей мере, частично охватывать коленчатый вал 2 и компенсационный груз 4 . Кроме того, центральная плоскость 4, , , может проходить через продольную ось поршневого пальца в поршне, когда поршень расположен в нижней мертвой точке.
Компенсационный груз 4 не образует дугу, имеющую центральную точку на оси вращения коленчатого вала, как известно из предшествующего уровня техники (см. Пунктирную линию), у которой обращенная наружу сторона, то есть внешняя сторона 4 b ′, идущий в периферийном направлении, имеет постоянное расстояние R от продольной оси 2 a коленчатого вала 2 по углу поворота α. Скорее, расстояние s (α) между периферийной поверхностью 10 внешней 4 b компенсационного груза 4 , проходящего в периферийном направлении к продольной оси 2 a , и продольной осью 2 a варьируется (например,g., увеличивается или уменьшается) по величине по длине периферийной поверхности 10 . Внешняя сторона 4 b также может называться обращенной наружу стороной. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, расстояние s (α) увеличивается соответственно к обеим боковым сторонам ( 8 и 9 ) компенсационного груза 4 от центральной плоскости 4 a . В изображенном примере боковые стороны по существу плоские. Однако были предусмотрены другие боковые контуры.Боковые стороны могут упоминаться как первая боковая сторона 8 и вторая боковая сторона 9 . Наружная поверхность 4 b компенсационного груза 4 , движущаяся в периферийном направлении, сформирована симметрично относительно центральной плоскости 4 a в изображенном примере. Однако были предусмотрены другие контуры компенсационного груза (например, геометрия и / или размеры). Компенсационный груз 4 в изображенном примере имеет форму молотка, при этом центр тяжести 4 c компенсационного груза 4 перемещается дальше наружу по сравнению с центром тяжести 4 c ′ компенсирующего груза традиционной конструкции.Таким образом, центр тяжести 4 c компенсационного груза 4 перемещается дальше наружу из-за увеличения расстояния s (α) по обе стороны от центральной плоскости 4 a , т. Е. расстояние центра тяжести 4 c от продольной оси 2 a коленчатого вала 2 увеличивается, так что эффективный рычаг несбалансированной массы увеличивается.
Предусмотрены другие контуры периферийной поверхности 10 .Например, периферийная поверхность 10 может включать в себя плоскую секцию или, в частности, в одном примере, может быть по существу плоской по своей длине. Однако в изображенном примере периферийная поверхность 10 изогнута. Еще в другом примере расстояние s (α) может увеличиваться по длине периферийной поверхности 10 от центральной плоскости 4 a только к первой боковой стороне 8 или только ко второй боковой стороне 9 .Кроме того, в других примерах расстояние s (α) может увеличиваться на различную величину по направлению к первой боковой стороне 8 и ко второй боковой стороне 9 по длине периферийной поверхности 10 .
РИС. 2 показан способ 200 изготовления коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания. Способ , 200, может быть реализован для изготовления двигателя и коленчатого вала, описанных выше со ссылкой на фиг. 1 или может быть использован для изготовления другого подходящего двигателя и коленчатого вала.
На 202 способ включает ковку коленчатого вала и компенсационный груз, расположенный на коленчатом валу, компенсационный груз включает обращенную наружу сторону, имеющую периферийную поверхность, расстояние от периферийной поверхности обращенной наружу стороны до продольного ось коленчатого вала непостоянна по длине периферийной поверхности обращенной наружу стороны. В частности, в одном примере коленчатый вал и компенсационный груз могут быть кованы вместе.Кроме того, в другом примере коленчатый вал и компенсационный груз могут быть отлиты и / или подвергнуты механической обработке.
Отметим, что приведенные здесь примерные процедуры управления и оценки могут использоваться с различными конфигурациями двигателя и / или системы транспортного средства. Раскрытые здесь способы и процедуры управления могут храниться как исполняемые инструкции в энергонезависимой памяти. Конкретные процедуры, описанные здесь, могут представлять одну или несколько из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерываниями, многозадачность, многопоточность и т.п.По существу, различные проиллюстрированные действия, операции и / или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно или в некоторых случаях опускаться. Аналогично, порядок обработки не обязательно требуется для достижения характеристик и преимуществ описанных здесь примерных вариантов осуществления, но предоставляется для простоты иллюстрации и описания. Одно или несколько проиллюстрированных действий, операций и / или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной используемой стратегии.Кроме того, описанные действия, операции и / или функции могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован в энергонезависимую память машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в данном документе, являются примерными по своей природе, и что эти конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, поскольку возможны многочисленные вариации. Например, описанная выше технология может применяться к двигателям V-6, I-4, I-6, V-12, оппозитным 4 двигателям и другим типам двигателей.Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новые и неочевидные комбинации и субкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие признаки, функции и / или свойства, раскрытые в данном документе.
В нижеследующей формуле изобретения особо выделены определенные комбинации и субкомбинации, рассматриваемые как новые и неочевидные. Эти пункты формулы могут относиться к «элементу» или «первому» элементу или их эквиваленту. Следует понимать, что такая формула изобретения включает включение одного или нескольких таких элементов, не требуя и не исключающих два или более таких элементов.Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и / или свойств могут быть заявлены посредством внесения поправок в настоящую формулу изобретения или посредством представления новой формулы изобретения в этой или связанной с ней заявке. Такие формулы изобретения, будь то более широкие, узкие, равные или отличающиеся по объему от исходной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего раскрытия.
Перечень условных обозначений
- 1 Коленчатый вал
- 2 Коленчатый вал
- 2 a Продольная ось коленчатого вала, ось вращения
- 46 904 907 907 904 904 904 904 904 Коленчатый вал Стенка коленчатого вала
- 3 b Коренная шейка коленчатого вала
- 4 Компенсационная масса, масса дисбаланса
- 4 a Центральная плоскость
- 4 950 b ′ За пределами компенсационного груза согласно известному уровню техники
- 4 c Центр тяжести компенсационного груза
- 4 c ′ Центр тяжести компенсационного груза согласно известному уровню техники
- 5 Поршень
- 5 a Продольная ось Поршень
- 6 Поршневой палец
- 7 Шатун
- 8 Первая боковая сторона
- 9 Вторая боковая сторона
- 10 Периферийная поверхность
7
9551 140006 Цилиндр - 50 Двигатель
- s (α) Расстояние за пределами компенсационного груза от продольной оси коленчатого вала
- α Угол поворота, угол поворота коленчатого вала
Курсы PDH Online.PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.
«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии
курсов. «
Russell Bailey, P.E.
Нью-Йорк
«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.
, чтобы познакомить меня с новыми источниками
информации.»
Стивен Дедак, П.Е.
Нью-Джерси
«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были
.очень быстро отвечу на вопросы.
Это было на высшем уровне. Будет использовать
снова. Спасибо. «
Blair Hayward, P.E.
Альберта, Канада
«Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.
проеду по вашей компании
имя другим на работе. «
Roy Pfleiderer, P.E.
Нью-Йорк
«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что уже знаком.
с деталями Канзас
Городская авария Хаятт.»
Майкл Морган, P.E.
Техас
«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс
.информативно и полезно
в моей работе ».
Вильям Сенкевич, П.Е.
Флорида
«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы
— лучшее, что я нашел ».
Russell Smith, P.E.
Пенсильвания
«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр
материал. «
Jesus Sierra, P.E.
Калифорния
«Спасибо, что позволили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле
человек узнает больше
от отказов »
John Scondras, P.E.
Пенсильвания
«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным
способ обучения »
Джек Лундберг, P.E.
Висконсин
«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя
студент для ознакомления с курсом
материалов до оплаты и
получает викторину «
Арвин Свангер, П.Е.
Вирджиния
«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и получил огромное удовольствие «. Мехди Рахими, П.Е. Нью-Йорк «Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска. на связи курсов.» Уильям Валериоти, P.E. Техас «Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о обсуждаемых тем ». Майкл Райан, P.E. Пенсильвания «Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.» Джеральд Нотт, П.Е. Нью-Джерси «Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было информативно, выгодно и экономично. Я очень рекомендую всем инженерам. » Джеймс Шурелл, P.E. Огайо «Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и не на основе какой-то непонятной раздел законов, которые не применяются до «нормальная» практика.» Марк Каноник, П.Е. Нью-Йорк «Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор. организация « Иван Харлан, П.Е. Теннесси «Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий». Юджин Бойл, П.E. Калифорния «Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной, а онлайн-формат был очень Доступно и просто использовать. Большое спасибо «. Патрисия Адамс, P.E. Канзас «Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.» Джозеф Фриссора, P.E. Нью-Джерси «Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время обзор текстового материала. Я также оценил просмотр фактических случаев предоставлено. Жаклин Брукс, П.Е. Флорида «Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.Модель испытание потребовало исследования в документ но ответы были в наличии « Гарольд Катлер, П.Е. Массачусетс «Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов. в транспортной инженерии, что мне нужно для выполнения требований Сертификат ВОМ.» Джозеф Гилрой, П.Е. Иллинойс «Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре». Ричард Роудс, P.E. Мэриленд «Я многому научился с защитным заземлением. До сих пор все курсы, которые я прошел, были отличными. Надеюсь увидеть больше 40% курсов со скидкой.» Кристина Николас, П.Е. Нью-Йорк «Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением ожидаю сдачи дополнительных курсов. Процесс прост, и намного эффективнее, чем придется путешествовать. « Деннис Мейер, P.E. Айдахо «Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для Professional Инженеры получат блоки PDH в любое время.Очень удобно ». Пол Абелла, P.E. Аризона «Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало время искать где получить мои кредиты от. « Кристен Фаррелл, P.E. Висконсин «Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями и графики; определенно делает это проще поглотить все теорий. » Виктор Окампо, P.Eng. Альберта, Канада «Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по мой собственный темп во время моего утро до метро на работу.» Клиффорд Гринблатт, П.Е. Мэриленд «Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять викторина. Я бы очень рекомендовал вам на любой PE нужно CE единиц. « Марк Хардкасл, П.Е. Миссури «Очень хороший выбор тем из многих областей техники.» Randall Dreiling, P.E. Миссури «Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь по ваш промо-адрес который сниженная цена на 40%. « Конрадо Казем, П.E. Теннесси «Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем». Charles Fleischer, P.E. Нью-Йорк «Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику кодов и Нью-Мексико правил. « Брун Гильберт, П.E. Калифорния «Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий». Дэвид Рейнольдс, P.E. Канзас «Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng при необходимости дополнительно сертификация. « Томас Каппеллин, П.E. Иллинойс «У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали мне то, за что я заплатил — много оценено! « Джефф Ханслик, P.E. Оклахома «CEDengineering предоставляет удобные, экономичные и актуальные курсы. для инженера ». Майк Зайдл, П.E. Небраска «Курс был по разумной цене, а материал краток. хорошо организовано. « Глен Шварц, П.Е. Нью-Джерси «Вопросы подходили для уроков, а материал урока — хороший справочный материал для деревянного дизайна. « Брайан Адамс, П.E. Миннесота «Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.» Роберт Велнер, P.E. Нью-Йорк «У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование Building курс и очень рекомендую .» Денис Солано, P.E. Флорида «Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими хорошо подготовлены. » Юджин Брэкбилл, P.E. Коннектикут «Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на обзор везде и всякий раз, когда.» Тим Чиддикс, P.E. Колорадо «Отлично! Поддерживаю широкий выбор тем на выбор». Уильям Бараттино, P.E. Вирджиния «Процесс прямой, никакой ерунды. Хороший опыт». Тайрон Бааш, П.E. Иллинойс «Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание материала. Полная и всесторонний ». Майкл Тобин, P.E. Аризона «Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предлагали курс поможет по моей линии работ.» Рики Хефлин, П.Е. Оклахома «Очень быстро и легко ориентироваться. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова». Анджела Уотсон, П.Е. Монтана «Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата». Кеннет Пейдж, П.E. Мэриленд «Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный и отличный освежитель ». Луан Мане, П.Е. Conneticut «Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем Вернуться, чтобы пройти викторину « Алекс Млсна, П.E. Индиана «Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю это вся информация, которую я могу использование в реальных жизненных ситуациях » Натали Дерингер, P.E. Южная Дакота «Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне успешно завершено курс.» Ира Бродский, П.Е. Нью-Джерси «Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться и пройдите викторину. Очень удобно а на моем собственный график « Майкл Гладд, P.E. Грузия «Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.» Деннис Фундзак, П.Е. Огайо «Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH сертификат. Спасибо за создание процесс простой ». Фред Шейбе, P.E. Висконсин «Положительный опыт.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и прошел один час PDH в один час. « Стив Торкильдсон, P.E. Южная Каролина «Мне понравилось загружать документы для проверки содержания и пригодность, до имея платить за материал .» Ричард Вимеленберг, P.E. Мэриленд «Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не являющихся электротехниками». Дуглас Стаффорд, П.Е. Техас «Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем процесс, требующий улучшение.» Thomas Stalcup, P.E. Арканзас «Мне очень нравится удобство участия в онлайн-викторине и получение сразу сертификат. « Марлен Делани, П.Е. Иллинойс «Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру много различные технические области за пределами по своей специализации без приходится путешествовать.» Гектор Герреро, П.Е. Грузия 2.6. улучшает распределение свежего заряда в коллекторе к цилиндрам Одноцилиндровый двигатель имеет рабочий ход каждые Двухцилиндровый двигатель с рядным расположением рядных цилиндров имеет мощность При таком расположении импульсы мощности имеют место с равными интервалами, равными Это устройство обеспечивает импульсы мощности через каждые 360 градусов вращения коленчатого вала В этой конструкции два цилиндра расположены под углом 90 градусов друг к другу, причем оба больших конца Трехцилиндровый двигатель имеет импульс мощности каждые 720 градусов / 3, то есть 240 градусов вращения коленчатого вала Четырехцилиндровый рядный двигатель имеет импульс мощности каждые 720 градусов / 4 дюйма.е. 180 градусов движения коленчатого вала Для этой конструкции требуется одноплоскостной коленчатый вал с шатунными шейками, расположенными с интервалом 180 градусов Фиг.2.22. Горизонтально-оппозитный плоский четырехцилиндровый В этом расположении цилиндры стреляют через равные интервалы 180 градусов и 2.6.5. В этой схеме импульс мощности подается каждые 720 градусов / 5 i.е. 144 градуса поворота коленвала Шестицилиндровый рядный двигатель имеет импульс мощности У этого шестицилиндрового двигателя три цилиндра расположены в горизонтальной плоскости с каждой стороны В этой схеме цилиндры стреляют через равные интервалы в 120 градусов. Цилиндры В этой схеме импульс мощности подается каждые 720 Подобно двухплоскостному коленчатому валу рядного восьмицилиндрового двигателя, одноплоскостная компоновка с двухплоскостным коленчатым валом Эти двигатели изначально предназначались для самолетов. Но некоторые автомобили, такие как Rolls Royce, Сколько сегодня цилиндров? Инженерный колледж Хьюстонского университета
представляет эту серию о машинах, которые делают нашу цивилизацию
бегут, и люди, чья изобретательность создала их. Итак, сколько цилиндров должно быть в двигателе автомобиля?
Большинство наших автомобилей имеют либо четыре цилиндра подряд, либо цилиндры в одном ряду.
V-образное расположение — по два или три с каждой стороны. Итак, к чему все это воображение?
Почему не один большой цилиндр? Что ж, представьте себе поршень, который движется вперед и назад в цилиндре, делая
коленчатый вал проворачивается. Он кратковременно приводит вал в движение каждые два оборота.
Наши автомобильные двигатели работают
четырехтактные циклы.Возгорание происходит, и поршень
толкает вниз. Затем он очищает выхлоп, когда он возвращается вверх. Далее это
втягивает новую смесь воздуха и бензина по пути вниз. Наконец, это
поднимается, сжимая эту смесь. Затем еще одно зажигание, и цикл повторяется. Одноцилиндровый двигатель набирает обороты на первом такте; затем он замедляется во время
оставшиеся два оборота четырехтактного цикла. Это вызвало бы такой
двигатель трясти и трясет. Итак, нам нужен большой маховик, чтобы он двигался между включениями. С более
цилиндров и поршней, мы можем прикрепить шатун каждого поршня к разному
угловое расположение на коленчатом валу — тогда рассчитываем взрывы так, чтобы каждый
один запускает вращение во время двух оборотов. И маховик может
быть намного меньше. Карл Бенц использовал одноцилиндровый двигатель в своем первом автомобиле 1885 года. Первый
Двигатель модели Т имел четыре цилиндра в ряд.Некоторые роскошные автомобили 1920-х годов
имел рядные двигатели с восемью цилиндрами. Двигатели с
Было использовано 12 или более цилиндров подряд, но в основном в больших морских и
стационарные двигатели. Конечно, плавный ход — это только одна цель. Чем больше цилиндров, тем меньше маховик
вес, но они также означают более высокие затраты на производство и содержание. Тогда есть
компактность. Прямая восьмерка Duesenberg была фаворитом
богатых кинозвезд 20-х годов.Но у него была 12-футовая колесная база. Представить
параллельная парковка этого зверя. Ответом был двигатель V-8 — два ряда по четыре, образующие V. Эвен Карл Бенц
экспериментировал с двигателем V-2 после того, как построил свой одноцилиндровый двигатель.
V-образное расположение может даже позволить двум цилиндрам приводить в движение общий шатун кривошипа, толкая
это в разных угловых положениях. И здесь усложнение увеличивается: Инженеры
создали всевозможные умные конструкции коленчатого вала для использования с цилиндрами в
всевозможные позиции — V-4, V-6, Flat-4, Flat-6. Самолеты накладывали разные конструктивные ограничения. Встроенный движок предлагает мало
лобовое сопротивление. Братья Райт использовали рядный четырехцилиндровый двигатель, но с хорошими характеристиками.
тяжелый маховик. Тогда первые строители перешли к двигателям с девятью цилиндрами, излучающими
от центрального узла. Поршни вращались вокруг вала и не нуждались в маховике.
ни системы охлаждения. Многие новые технологии сводятся к одной лучшей форме. Но некоторые находят более одного
хороший вариант, то продолжайте жульничать среди конкурентов.Просто подумайте о ПК vs.
Mac’s, классическая и кантри-музыка — только подумайте о цилиндрах в их, казалось бы, звучании.
бесконечные договоренности. Я Джон Линхард из Хьюстонского университета,
где нас интересуют изобретательные умы
Работа. Все фото Й. Линхард. Двигатели Toyota любезно предоставлены Майком Калвертом Toyota,
Хьюстон, Техас. 78 Diesel Technology Авторское право Goodheart-Willcox Co., Inc. Двигатели V-образного типа Другой популярной конфигурацией двигателя является знакомая конструкция двигателя V-образного типа.При таком расположении цилиндры установлены под углом к коленчатому валу. Общие углы V-образного блока включают 45 °, 50 °, 55 °, 60 ° и 90 °. Угол зависит от количества цилиндров и конструкции коленчатого вала, рисунок 4-35. V-образные двигатели обычно доступны в шести-, восьми-, двенадцати- и шестнадцатицилиндровом исполнении, но могут быть произведены и другие конфигурации цилиндров. V-образные двигатели короче по длине и ниже по высоте, чем аналогичные рядные двигатели.Это делает их желательными, когда место для установки ограничено. Кроме того, дизельный двигатель V-8 может использовать меньший диаметр цилиндра и ход поршня, чем сопоставимый шестицилиндровый рядный двигатель. Это означает, что двигатель может работать на более высоких оборотах, увеличивая выходную мощность. Конфигурации двигателей W-образного и треугольного типа Чтобы сформировать W-образное расположение цилиндров, два двигателя V-образного типа установлены бок о бок и работают с одним коленчатым валом, рис. 4-36. Дизельные двигатели W-типа используются в основном в судостроении.В дельта-конфигурациях цилиндры образуют треугольник. Такие конфигурации используются как в морских, так и в железнодорожных приложениях. Радиальные двигатели В радиальных двигателях цилиндры расположены по кругу вокруг общего коленчатого вала, рисунок 4-37. В двигателях этого типа шатуны работают на одной шейке кривошипа, которая вращается вокруг центра окружности. Один тип радиального двигателя размещает четыре ряда цилиндров один над другим и использует один коленчатый вал для образования шестнадцатицилиндрового двигателя.Поршень двойного действия Поршневой двигатель двойного действия — это современная версия двигателя, который был первоначально построен Этьеном Ленуаром в 1860 году. В этой конструкции один поршень использует оба конца цилиндра. Давление взрыва поочередно прикладывается к обеим сторонам поршня для выработки энергии. Давление применяется как при движении вверх, так и при движении вниз. Этот процесс требует очень сложной системы впуска и выпуска. Конфигурация поршня двустороннего действия используется на очень больших низкооборотных двигателях.Конструкция камеры сгорания Полное контролируемое сгорание топлива обеспечивает максимальную мощность и низкие выбросы выхлопных газов. Форма камеры сгорания и действие поршня играют роль Рис. 4-35. В двигателе V-типа цилиндры расположены в двух рядах под углом друг к другу. Шатуны работают на одном коленчатом валу. Рисунок 4-36. Когда четыре ряда цилиндров расположены под углом друг к другу и работают на одном коленчатом валу, это W-образный двигатель.Рисунок 4-37. Цилиндры, расположенные по кругу, работающие на одном коленчатом валу, образуют радиальный двигатель. Роскошные седаны и спортивные автомобили, внедорожники и пикапы — в каждой из этих категорий автомобилей восьмицилиндровый двигатель внутреннего сгорания V-конфигурации пользуется выдающейся репутацией. В зависимости от использования он олицетворяет либо роскошь и комфорт, либо спортивность и эмоции. Причина популярности V8 по сравнению с другими конфигурациями двигателей — его фундаментальные преимущества.V8 лишь немного длиннее рядного четырехцилиндрового двигателя с таким же расположением цилиндров. Незначительное увеличение необходимой длины конструкции связано со смещением двух рядов цилиндров. Таким образом, V8 также является многообещающим вариантом для гибридных трансмиссий с дополнительным электродвигателем на фланце коленчатого вала, как демонстрирует Porsche 918 Spyder. Распределение полного рабочего объема между множеством цилиндров приводит к равномерному выходному крутящему моменту и, следовательно, плавности хода. Таким образом, в четырехтактном двигателе V8 на один оборот коленчатого вала приходится четыре такта мощности.Большее количество цилиндров обеспечивает более плавную работу и, следовательно, больший комфорт, но их большая конструктивная длина и больший вес являются недостатками с точки зрения конструкции автомобиля и распределения нагрузки на оси. В спортивных автомобилях, например, это можно компенсировать за счет конфигурации среднего двигателя или, в случае передних двигателей, решительным смещением десяти- или двенадцатицилиндрового двигателя к центру автомобиля. Однако для водителей и пассажиров это приводит к ограниченному пространству, что не является приемлемым вариантом для роскошных седанов.Здесь конструктивная длина двигателя полностью включена в продольную геометрию транспортного средства, что, например, с V12 приводит к более длинной колесной базе или свесу и, следовательно, к недостаткам с точки зрения маневренности транспортного средства. Специальные конструкции, такие как W12, компенсируют этот недостаток классического V12, хотя и с большей степенью технической сложности. Таким образом, классический V8 представляет собой хороший компромисс, предлагая небольшие конструктивные требования к пространству с простой архитектурой двигателя, высоким соотношением мощности к весу и чрезвычайно плавными ходовыми характеристиками. Обычные V-образные двигатели имеют особую характеристику: два поршневых штока соответствующей противоположной пары цилиндров соединяются с общим шатунным штифтом коленчатого вала. Угол крена V несущественен, потому что даже в некоторых двигателях с горизонтальными противоположными цилиндрами два шатуна соединяются с общим пальцем кривошипа. Поэтому такие двигатели, как у Porsche 917, сгруппированы не с двигателями at, а с V-образными двигателями, хотя и с углом крена 180 °.В отличие от этого, при характеристике двигателя Porsche 911 шатуны противоположных пар цилиндров движутся к отдельным шатунным штифтам, смещенным друг относительно друга на 180 °. По этой причине двигатель at в современной архитектуре имеет больше коренных подшипников коленчатого вала, чем аналогичный V-образный двигатель. Обычное количество коренных подшипников на сегодняшний день: > для двигателей V = (количество цилиндров: 2) + 1 Это, в свою очередь, приводит к дополнительной разнице в смещении двух рядов цилиндров: в V-образном двигателе смещение ряда определяется шириной шатуна, тогда как в двигателе at at оно составляет половину расстояния между цилиндрами. Угол крена V-образного двигателя влияет на высоту и ширину двигателя, а также на положение центра тяжести по вертикальной оси. В идеале в V-образном двигателе он выбирается таким образом, чтобы обеспечить равномерный интервал зажигания. Для четырехтактного двигателя V8 это означает: угол цикла 720 градусов, то есть два оборота коленчатого вала за полный рабочий цикл, деленные на количество цилиндров (8), дают угол крена 90 ° или его целое число. Полезное строительное пространство или когда автомобильные платформы предлагаются с V-образными двигателями с различным количеством цилиндров, могут потребоваться отклонения от этого правила.Одним из примеров этого является двигатель V6: для достижения нормального порядка работы этот четырехтактный шестицилиндровый двигатель требует угла крена 120 °, что связано с неблагоприятно большой структурной шириной. Более того, в большинстве случаев пространство для установки варианта V8 с углом крена 90 ° заранее определено. V6 также имеет угол крена 90 °. Чтобы компенсировать возникший в результате нерегулярный порядок зажигания, инженеры прибегают к своего рода уловке: «неправильный» угол крена компенсируется дополнительным смещением шатунной шейки на коленчатом валу.Для этого требуются коленчатые валы со шплинтом или даже летающие рычаги с угловым смещением, составляющим разницу. Для V6 с углом крена 90 ° необходимое угловое смещение составляет 30 °. В базовой конструкции двигателя V8 у конструкторов есть еще одно важное пространство для маневра: конфигурация кривошипа влияет на коленчатый вал. Это имеет решающее влияние на основные характеристики двигателя — будь то спортивный / агрессивный или комфортный, плавный ход и низкие вибрации. Решение относительно расположения ходов кривошипа определяется дихотомией между потенциалом максимальной мощности и оптимальным балансом свободных сил инерции и крутящих моментов. Из-за кинематической связи в приводе коленчатого вала инерционные силы создаются за счет колебательного движения масс поршня и шатуна. В зависимости от того, создаются ли эти инерционные силы один или два раза за один оборот коленчатого вала — например, за счет движения поршня вверх или вниз — мы говорим о первичных и вторичных силах по отношению к скорости двигателя.Если для свободных сил инерции также имеется плечо момента по отношению к центру двигателя, это создает свободные моменты инерции. По мере увеличения частоты вращения двигателя свободные силы инерции и / или крутящие моменты ощущаются в форме повышенной вибрации, которая, особенно в качестве первичной и вторичной сил, воспринимается как неприятная и может быть лишь частично ослаблена с помощью опор двигателя. По большей части обычные двигатели V8 имеют один из двух вариантов кривошипа: коленчатый вал «в плоскости», в котором все штифты кривошипа находятся в одной плоскости, и коленчатый вал «в плоскости», в котором штифты кривошипа четырех пары цилиндров расположены под углом 90 ° друг к другу. Одной из типичных черт двигателя V8 с поперечным расположением двигателя является характерный звук, определяемый эмоциональным звуком, который часто называют «бурчанием». Однако то, что звучит приятно для энтузиастов, влияет на газообмен в двигателе. Однако эффективный газовый цикл является фундаментальной предпосылкой для оптимального использования рабочего объема с точки зрения заряда цилиндра и объемного КПД и, следовательно, потенциальной мощности.Циклу газа могут препятствовать два эффекта: > гидравлическое сопротивление во впускном и выпускном тракте В двигателях с бензиновым двигателем остаточный газ также способствует резкому взрывному возгоранию после воспламенения, т.е. стук. Постоянный стук неумолимо ведет к повреждению поршня. Чтобы предотвратить это при любых обстоятельствах, должна вмешаться система контроля детонации, но тогда воспламенение не может произойти в термодинамически оптимальное время, что, в свою очередь, приводит к снижению термического КПД. В двигателе V8 с коленчатым валом с поперечным сечением эта проблема особенно выражена. Несмотря на в целом ровный порядок колец в двигателе в целом, при угле крена 90 ° по-прежнему наблюдается неравномерный порядок колец в каждом ряду цилиндров. Два цилиндра на группу всегда срабатывают последовательно (интервал зажигания 90 °). Конкретно это означает, что импульс давления выхлопных газов следующего цилиндра уже происходит, когда выпускные клапаны ранее воспламененного цилиндра все еще открыты.В результате выхлопные газы возвращаются в эти цилиндры, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на качестве газового цикла. На практике до сих пор этот недостаток можно было компенсировать только за счет большей сложности: например, за счет соответственно большой длины отдельных труб выпускного коллектора — хотя здесь ограничения, как правило, определяются комплектацией транспортного средства — или за счет поперечных выпускных коллекторов для V двигатели, в которых сторона выпуска находится под углом V.В рамках текущего проекта двигателя V8 компания Porsche Engineering открыла новые возможности в этом контексте. Благодаря определенному времени регулирования для каждого отдельного баллона проблема остаточного газа может быть устранена с минимальными усилиями. Это было впечатляюще продемонстрировано как в моделировании, так и на испытательном стенде двигателя. Двигатель V8 с поперечным расположением двигателя обычно получает высокие оценки в двух других важных категориях: плавность хода и низкие вибрации. С точки зрения свободных сил инерции и крутящих моментов конфигурация с поперечной плоскостью является идеальной.Несмотря на то, что остается первичный свободный инерционный крутящий момент, этому можно относительно легко противодействовать за счет балансировки масс на внешних противовесах коленчатого вала. Результат — идеальный баланс. Коленчатый вал плоского двигателя V8 выглядит как рядный четырехцилиндровый двигатель, за исключением широких шатунных штифтов, которые в V-образной форме имеют два шатуна. Сходство с четырехцилиндровым неслучайно. В самолетном V8 воплощена оригинальная идея, которая привела к разработке двигателей V8, т.е.е. объединение двух рядных четырехцилиндровых двигателей в угловой конфигурации. Отсюда и основные достоинства и недостатки данной конфигурации. Вторичные свободные силы инерции четырехцилиндрового двигателя сохраняются и объединяются векторно в V-образной конфигурации. А вот газовый цикл намного гармоничнее. Кольцо в плоскости V8 перескакивает с одного ряда цилиндров на другой, что устраняет проблему остаточного газа, возникающую в плоскости V8 с поперечным сечением. Равномерный попеременный выброс выхлопных газов также производит совершенно уникальный звук двигателя, который звучит заметно как звук двух рядных четырехцилиндровых двигателей — проницательный и агрессивный.Объединив все эти характеристики, самолет V8 предлагает себя в первую очередь для использования в высокопроизводительных спортивных автомобилях, таких как 918 Spyder. В то время как порядок зажигания определяет угол поворота коленчатого вала, проходящий между зажиганием двух цилиндров, порядок зажигания определяет уникальную последовательность следующих друг за другом цилиндров. В качестве фиксированных геометрических переменных углы крена и коленвала допускают только определенные порядки.Соответствующая конфигурация определяет, какие поршни достигают своей верхней мертвой точки. Таким образом, порядки включения плоских и поперечных двигателей принципиально различаются. Почти все современные плоские двигатели V8 срабатывают в идентичной последовательности; в двигателях V8 с кросс-плоскостью, напротив, обычно можно найти заказы на увольнение, зависящие от производителя. При этом учитывается обстоятельство, которое может привести к небольшой путанице: во всем мире существуют разные определения того, какой цилиндр считается первым и как пронумерованы другие камеры сгорания.Казалось бы, это привело к разным порядкам стрельбы. Если исключить влияние различных методов подсчета баллонов, разница в порядках стрельбы заметно снизится. Если начать подсчет цилиндров в каждом случае с цилиндра 1 согласно DIN 73021, всего имеется восемь теоретически возможных порядков колец для каждого направления вращения в плоскости V8. Для двигателя с поперечной посадкой их всего 16, так как здесь угловое положение центрального пальца кривошипа является взаимозаменяемым. Однако не каждый теоретически возможный кольцевой порядок реализуется в реальности.Целью всегда является наилучший компромисс между следующими критериями: > Газовый цикл Porsche Engineering тщательно изучила вопрос об оптимальном порядке колец как для наземных, так и для кросс-плоскости двигателей V8. Практически все самолетные двигатели идентичны, с чередованием берегов всегда возможно даже с изменяющимся порядком колец.Результат для вариантов с поперечной плоскостью также не стал сюрпризом: особенно с учетом максимальной прочности подшипников коленчатого вала, порядок колец 1-3-7-2-6-5-4-8 является лучшим выбором из всех возможных. характеристики — что является кольцевым порядком для всех двигателей Porsche cross-plane V8, начиная с 928. Тем не менее, другие реализованные кольцевые заказы также имеют свои основания; здесь цели производителей с точки зрения их концептуального решения действительно различаются. Результаты анализа также выявили еще один интересный момент: существуют определенные кольцевые заказы, которые никогда не были реализованы в реальности, но которые также демонстрируют исключительную сбалансированность в выполнении указанных объективных критериев. В любом случае ясно одно: несмотря на всю конкуренцию между различными технологиями привода для будущих концепций мобильности, V8 по-прежнему будет занимать свое место под капотами автомобилей премиум-класса — не только как символ былой славы, но и благодаря сумма его технических характеристик. Текст впервые опубликован в журнале Porsche Engineering Magazin 1/2017. Порядок работы цилиндров (автомобиль)
и способствует выпуску выхлопных газов, в то же время подавляя крутильные колебания
. Эти условия следующие.
(i) Последовательное срабатывание цилиндров позволяет восстановить заряд в коллекторе и минимизировать
помехи между соседними или соседними цилиндрами.Обычно выбираются цилиндры с противоположного конца коллектора
или из альтернативных рядов цилиндров в двигателях * V, чтобы поочередно рисовать
. Однако это расположение становится трудным по мере уменьшения количества цилиндров
.
(ii) Разделение последовательных цилиндров, которые истощаются, даже более важно, чем
для индукции. Это связано с тем, что если периоды выхлопа совпадают с периодами выхлопа цилиндров, противодавление выхлопных газов может предотвратить выход продуктов сгорания из цилиндров.
(Hi) Силовые импульсы вызывают заводку коленчатого вала. Кроме того, если собственные крутильные колебания
вала совпадают с этими возмущающими импульсными частотами, могут иметь место крутильные колебания
. Поэтому в целом желательно иметь
последовательных импульсов мощности на чередующихся концах коленчатого вала.
Рис. 2.15. Одноцилиндровое исполнение.
2.6.1.
Одноцилиндровые устройства
720 градусов / 1 л.е. 720 градусов поворота коленчатого вала
для четырехтактного двигателя. Двигатель
имеет просто одноходовой шатун, а вращающаяся цапфа шатуна
или шатунная шейка соединены с поршневым поршневым пальцем
с помощью шатуна, чтобы иметь как линейное
, так и колебательное движение (Рис. 2.15).
Когда поршень находится в ВМТ, он либо завершает сжатие
и собирается начать рабочий такт, либо это
год в конце такта выпуска и начале такта впуска.Если предположить, что поршень первоначально находится в ВМТ
при нулевом угле вращения коленчатого вала, затем он находится в НМТ на 180 градусов и 540 градусов, а
— в ВМТ при 360 градусах и 720 градусах вращения коленчатого вала.
2.6.2.
импульсов каждые 720 градусов / 2, то есть 360 градусов вращения коленчатого вала
. В коленчатом валу используется одноходовой шатун с поршнями и шатунами
, прикрепленными к общей шатунной шейке
или шатунной шейке (рис.2.16).
Когда поршень 1 находится в ВМТ, он находится на вершине своего такта сжатия
и вот-вот начнет свой рабочий ход. Поршень 2 в
г. находится в такте выпуска в ВМТ и вот-вот начнет такт впуска в
г. При повороте коленчатого вала на 180 градусов оба поршня
находятся в НМТ, поршень 1 собирается начать свой такт выпуска, а поршень 2 — такт сжатия.
Второе вращение коленчатого вала на 180 градусов переводит поршни 1 и 2 в ВМТ, чтобы начать их индукционный и рабочий ход
соответственно.При третьем повороте коленчатого вала на 180 градусов поршни
перемещаются в НМТ, и поршни 1 и 2 собираются начать такты сжатия и выпуска
соответственно. Четырехтактный цикл на 720 градусов завершается, когда четвертый поворот на 180 градусов
приводит поршни в исходное начальное положение.
, то есть через каждые 180 градусов и 540 градусов смещения коленчатого вала
.Цилиндры расположены параллельно
друг другу, когда поршень 1 находится в ВМТ, поршень 2 находится в НМТ и
ход кривошипа сдвинут по фазе на 180 градусов относительно друг друга
(рис. 2.17). Если первоначально поршень 1 находится в конце сжатия, а
— в начале своего рабочего хода, то поршень 2 находится в конце
мощности и в начале своего такта выпуска.
Первое вращение коленчатого вала на 180 градусов приводит поршень 1
к НМТ, который собирается начать свой такт выпуска после завершения рабочего хода
года, в то время как поршень 2 находится в ВМТ, в конце такта выпуска
и около такта начала сжатия.omt-
двухцилиндрового расположения фаз.
Рис. 2.18. Горизонтально-оппозитный двухцилиндровый агрегат
.
св. Поршень 1 находится в конце выпуска и в
начале такта всасывания, а 2 — в
, когда начинается его сжатие после завершения своего хода впуска
.
Третий поворот на 180 градусов коленчатого вала
переводит поршень 1 в НМТ, завершая индукцию
и начиная его такт сжатия, в то время как поршень 2
находится в ВМТ и готов к следующему такту
после завершения такта сжатия.При четвертом повороте коленчатого вала на 180 градусов поршень 1
перемещается в ВМТ, а поршень 2 — в НМТ, переводя их в исходное исходное положение.
. Ход кривошипа сдвинут по фазе на 180 градусов. Шатуны и поршни
расположены на противоположных сторонах коленчатого вала, горизонтально
напротив друг друга (рис. 2.18), при этом оси цилиндров смещены друг относительно друга.Таким образом, поршни приближаются к положениям ВМТ
и НМТ вместе, хотя они всегда движутся в противоположных направлениях. Предположим, что поршни
находятся в ВМТ, поршень 1 — в конце сжатия и начале рабочего хода, а затем поршень 2 —
заканчивает выпуск и вот-вот начнет свой ход впуска. поршни в положения BDC, TDC
и BDC соответственно, выполняя свои соответствующие ходы, как показано на рисунке.
Четвертый поворот на 180 градусов завершает цикл событий четырехтактного цикла и возвращает поршни
в их исходные исходные положения. Эти двигатели используются в небольших легковых автомобилях.
прикреплены к одной шатунной шейке (рис. 2.19). В этой конфигурации импульсы мощности имеют
неравномерных интервалов, которые происходят каждые 270 градусов и 450 градусов движения коленчатого вала.Ряды цилиндров
сконструированы таким образом, чтобы образовывать V слева или справа, если смотреть со стороны передней части двигателя
. Используются соединительные дороги бок о бок, а два ряда цилиндров смещены на
год относительно друг друга.
Предполагая, что поршень 1 сначала в конце сжатия
такт сжатия, а поршень 2 равен
, затем в середине хода, приближаясь к ВМТ на выпуске
или такте сжатия. Пусть поршень 2 находится в положении
в середине такта выпуска.Поворот кривошипа
на 450 градусов завершает его бывшие
ходы рывка, индукции и сжатия в
готовности к стрельбе. В этот момент поршень 1 находится в середине хода
на такте впуска, поэтому поворот кривошипа
еще на 270 градусов завершает
как его ход действия, так и такты сжатия. Общий интервал угла поворота коленчатого вала
для этих двух событий срабатывания
составляет 450 + 270, то есть 720 градусов.
V-образные двухцилиндровые двигатели могут иметь лишь умеренную степень динамического баланса, а их неравномерные интервалы наполнения
и недостаточная плавность циклического крутящего момента делают их непригодными для
Рис.2.19. Расположение цилиндров V-образное.
вагон. Этот случай был обсужден для того, чтобы объяснить базовую конструкцию цилиндров
с V-образным рядом с шатунами, имеющими общую шатунную шейку. Это важная компоновка двигателя.
2.SJ3.
для работы в четырехтактном цикле. Ходовые части кривошипа и шатунные шейки
расположены с интервалом в 120 градусов, и предусмотрены четыре основных шейки и подшипники (рис.2.20)
для опоры коленчатого вала.
С поршнем 1 в верхней точке такта сжатия и в начале его рабочего хода поршни 2
и 3 находятся под углом поворота коленчатого вала 60 градусов от НМТ на своих тактах
впуска и выпуска соответственно. При повороте коленчатого вала на 20 градусов поршень 3 находится в ВМТ в конце его хода выпуска
и начале его хода всасывания, а поршни 1 и 2 — на 60 градусов от НМТ на
их такты мощности и сжатия соответственно.
Второй поворот коленчатого вала на 120 градусов перемещает поршень 2 в ВМТ, завершая такт сжатия.
Такт в готовности к его рабочему такту.Поршни 1 и 3 находятся под углом 60 градусов от НМТ на своих
тактах выпуска и впуска. Третье перемещение на 120 градусов приводит поршень 1 к ВМТ
, так что он только что заканчивает такт выпуска и вот-вот начнет свой ход впуска. Поршни 2 и 3 теперь
находятся под углом 60 градусов от НМТ на своих соответствующих тактах мощности и сжатия
. Наконец, четвертый поворот коленчатого вала
на 120 градусов помещает поршень
3 в ВМТ на его такте сжатия и готов к пуску
рабочего хода. Эта последовательность событий
приводит к порядку срабатывания 1, 2, 3.
Эти двигатели динамически сбалансированы.
Дополнительный цилиндр в достаточной степени сглаживает циклический крутящий момент
, так что двигатель
соответствует популярной конфигурации с четырьмя цилиндрами
. Эта конфигурация обеспечивает экономию веса и длины
, а также снижает возвратно-поступательное движение
и сопротивление вращению, что улучшает расход топлива.
2.6.4. A. Рядный
. Коленчатые валы имеют ходы кривошипа
, расположенные с интервалом 180 градусов относительно каждого
другого в том порядке, в котором рассчитаны импульсы мощности
. При таком расположении коленчатого вала (рис.
2.21) все четыре хода кривошипа лежат в одной плоскости,
шатунные шейки 1 и 4 находятся в фазе, но под углом 180 градусов
к шатунным штифтам 2 и 3.
Предполагая, что шатун 1 находится в верхней части Такт сжатия
, шатун 4 должен находиться в верхней части такта выпуска
, а вращение коленчатого вала составляет
Рис.2.20. Рядный трехцилиндровый агрегат.
Рис. 2.21. Рядный четырехцилиндровый двигатель.
для опускания при рабочем такте и при такте впуска соответственно. Поворот коленчатого вала
на 180 градусов помещает шатуны 1 и 4 в нижнюю часть их ходов, а шатуны 2 и
Satthetop их аистов после такта сжатия или выпуска. Кроме того, предполагается
, что поршень 3 опускается следующим при рабочем такте, в то время как поршень 2 опускается при такте индукции
.При этом порядок стрельбы 1,3.
Второе перемещение коленчатого вала на 180 градусов устанавливает шатунные штифты и поршни 1 и 4 в
в верхнюю часть их тактов выпуска и рабочего хода соответственно, так что в этот момент порядок срабатывания
составляет 1, 3, 4. Третий поворот коленчатого вала на 180 градусов снова помещает поршни 2 и 3 в верхнюю часть своего хода
. Поскольку поршень 3 ранее опускался на рабочий ход, поршень 2 теперь совершает рабочий ход на
градусов, так что полный порядок срабатывания составляет 1, 3, 4, 2. Последний поворот на 180 градусов завершает смещение коленчатого вала на 720
градусов за четыре -тактный двигатель.
Если цилиндр 2 выбран вместо цилиндра 3 для зажигания после цилиндра 1, то порядок зажигания будет
1,2,4,3. Оба этих порядка зажигания имеют равные достоинства и ограничения в отношении скручивания коленчатого вала
и неравномерного интервала дыхания между соседними цилиндрами. Наибольшей популярностью пользуются рядные четырехцилиндровые двигатели
на конденсаторы от 0,75 до 2,0 л. B. Горизонтально противоположный плоский
.Следовательно, ходы кривошипа спарены так, что шатуны 1 и 4 кривошипа расположены диаметрально
противоположно шатунным шейкам 2 и 3 (рис. 2.22). Пусть поршни 1 и 2 находятся в ВМТ, а поршни 3 и 4
в НМТ для рассмотрения порядка срабатывания. Пусть поршень 1 находится в конце своего такта сжатия
и только для начала рабочего такта, тогда поршень 2 завершает выпуск, в то время как поршни 3 и 4 находятся на
тактах мощности и такта всасывания соответственно.
Вращение коленчатого вала на 180 градусов помещает поршни 3 и 4 в ВМТ в конце
их соответствующих тактов выпуска и сжатия, а
поршень 4 собирается начать рабочий такт.Поршни 1 и
2 находятся на НМТ, завершая свои соответствующие силовые и
индукционные такты. Порядок срабатывания — 1, 4. Второй поворот на 180 градусов приводит поршни 1 и 2 в ВМТ,
в конце их соответствующих ходов выпуска и сжатия
, в то время как поршни 3 и 4 находятся в НМТ com-
выполняя их соответствующие индукционные и силовые ходы.
Порядок срабатывания: 1, 4, 2.
Третье вращение на 180 градусов приводит поршни 3 и
4 к ВМТ в конце их соответствующих тактов сжатия
и выпуска, в то время как поршни 1 и 2 находятся в НМТ
, завершая свои соответствующие индукционно-силовой
ход.Полный порядок стрельбы 1,4,2,3. Последний поворот на 180 градусов на
год завершает смещение коленчатого вала на 720 градусов на
год.
Плоский четырехцилиндровый двигатель имеет немного лучший динамический баланс, чем рядный четырехцилиндровый двигатель
, но плавность крутящего момента одинакова в обоих случаях. Плоская форма делает
подходящим для двигателей, установленных сзади, но расположенный напротив цилиндр оставляет очень мало места для обслуживания головки блока цилиндров
.
.
размещены с номерами 1 и 2 в левом ряду и номерами 3 и 4 в правом ряду.
Шатуны расположены неравномерно с попеременным интервалом 60 и 120 градусов (рис.
2.23), и они лежат в двух плоскостях, если смотреть спереди.Коренные шейки и подшипники
предусмотрены на каждом конце, с третьей шейкой между шатунными шейками 2 и 3. При таком расположении пары поршней
находятся наверху своих ходов, но в разных рядах цилиндров.
Когда поршни 1 и 4 находятся в ВМТ, любой из них может быть выбран так, чтобы он находился в конце своего хода сжатия
и вот-вот сработает. Тогда другой поршень
будет в конце выпуска и только начнет свой ход впуска
. Пусть поршни 1 и 4 находятся в конце своих
тактов сжатия и выпуска соответственно.Вращение коленчатого вала
на 180 градусов помещает поршни 2 и 3 в положение
наверху их соответствующих ходов выпуска и сжатия
, вызывая в этой точке порядок срабатывания 1, 3.
Второе вращение на 180 градусов возвращает поршни 1 и 4
снова в положение ВМТ, при этом поршень 1 завершил свой ход выпуска
и вот-вот начнет свой ход всасывания, в то время как поршень
4 находится в конце сжатия и собирается начать рабочий ход
. Порядок стрельбы до этого момента 1,3,4.При третьем повороте
на 180 градусов поршни 2 и 3 устанавливаются в ВМТ, а
— с поршнем 2 в конце сжатия и собираются начать
его рабочий ход. Полный порядок срабатывания теперь следующий: 1, 3,
4, 2. Наконец, четвертый поворот на 180 градусов завершает поворот коленчатого вала на 720
градусов.
Это чрезвычайно компактный двигатель, но динамическая балансировка
такой компоновки оставляет желать лучшего, поэтому требуется дополнительный уравновешивающий вал
.
. Имеется пять ходов кривошипа, все в отдельных плоскостях, расположенных с интервалом 72 градуса
относительно друг друга. Коленчатый вал может иметь коренную шейку и подшипник на каждом конце и
между каждой парой кривошипов, образуя коленчатый вал с шестью коренными шейками. В качестве альтернативы, основные шейки
между шатунными шейками 1 и 2, а также 4 и 5 могут быть удалены с немного уменьшенной опорой
, чтобы получить более короткий коленчатый вал с четырьмя основными шейками. Порядок зажигания учитывается для коленчатого вала
, показанного на рис.2.24.
Когда поршень 1 находится в ВМТ в конце такта сжатия и вот-вот начнет свой рабочий ход, поршни
4 и 5 находятся под 72 градусом от ВМТ на своих тактах впуска и выпуска соответственно.
и поршни 2 и 3 находятся под углом 36 градусов от НМТ при соответствующих тактах сжатия и мощности
. Вращение коленчатого вала на 144 градуса приводит поршень 2 к верхнему такту сжатия
и началу мощности, в то время как поршни 3 и 5 находятся под 72 градусами от ВМТ на своих соответствующих тактах выпуска и впуска
, а поршни 1 и 4 находятся под 36 градусами от НМТ. на их
соответствующие такты мощности и сжатия.
Рис. 2.23. «V-образный четырехцилиндровый двигатель.
В конце второго движения
коленчатого вала на 144 градуса поршень 4 находится вверху, завершает
сжатие и вот-вот начнет свой рабочий ход
. Поршни 1 и 3 находятся под 72 градусами от ВМТ
на их соответствующих тактах выпуска и впуска
, а поршни 2 и 5 находятся под 36 градусами
от НМТ на их соответствующих ходах мощности и сжатия
. В конце третьего поворота кривошипа
на 144 градуса поршень 5 достигает ВМТ,
до конца сжатия и начала своего рабочего хода
.Поршни 1 и 2 находятся под 72 градусом
от ВМТ при их соответствующих тактах индукции и экс-
натяжных ходов, а поршни 3 и 4 находятся под 36
градусами от НМТ при их соответствующих тактах сжатия
и силовых тактов. Четвертый поворот на 144 градуса —
перемещает поршень 3 в ВМТ на такте сжатия
и собирается начать рабочий такт. Поршни 2 и 4 затем находятся в тактах
впуска и выпуска соответственно, а поршни 1 и 5 находятся в тактах сжатия и увеличения соответственно. Эта расстановка
обеспечивает порядок стрельбы 1,2,4, 5, 3.Последние 144 градуса поворота завершают смещение коленчатого вала на 720
градусов
Расстояние между ходами кривошипа на нечетное количество пяти цилиндров гарантирует, в отличие от четырехцилиндрового механизма
, что поршни не останавливаются и не запускаются вместе вверху. и
низ каждого штриха. Следовательно, такое расположение обеспечивает очень плавный ход.
2.6.6.
каждые 720 градусов / 6 л.е. 120 градусов вращения коленчатого вала
. Коленчатый вал имеет шесть кривошипов
, расположенных под углом 120 градусов относительно фазы
друг к другу, которые могут быть расположены
только в трех плоскостях. Поэтому шатун
фазировки расположен попарно (рис. 2.25). Для сверхмощных дизельных двигателей
предусмотрено семь шеек и подшипники
на каждом конце и между соседними шатунными шейками
. Для бензиновых двигателей
предусмотрены только 4 или 5 коренные шейки. Порядок зажигания
с коленчатым валом
, показанным на рис.2.25 считается.
Когда поршень 1 находится в верхней части такта сжатия
, его противоположный поршень 6 находится в верхней части такта выпуска
. Поворот коленчатого вала на 120 градусов приводит поршни 2 и 5 к их ВМТ
, и любой из них может быть приспособлен для завершения такта сжатия. Если поршень 5
расположен так, чтобы находиться в конце сжатия и в начале своего рабочего хода, то поршень 2 должен
находиться на своем такте выпуска. Поворот коленчатого вала через вторые 120 градусов положения поршней 3
Рис.2.25. Рядный шестицилиндровый агрегат.
рис. 2.24. Рядный пятицилиндровый агрегат. ,
и 4 в ВМТ, поэтому любой из них может находиться в такте сжатия. Если поршень 3 выполнен
на сжатие, поршень 4 должен быть на такте выпуска.
Третий поворот на 120 градусов возвращает поршни 1 и 6 обратно в ВМТ, где поршень 6
расположен на сжатии, а поршень 1, следовательно, на своем такте выпуска. Четвертый поворот
на 120 градусов приводит поршни 2 и 5 в их ВМТ.Поршень 2 теперь находится на стадии сжатия
, а поршень 5 — на такте выпуска. Поворот коленчатого вала на пятое место на 120 градусов приводит поршень
3 и 4 в ВМТ. Поршень 4 находится на стадии сжатия, а поршень 3 — на такте выпуска. Окончательный поворот на
120 градусов завершает смещение коленчатого вала на 720 градусов и переводит поршни в положения
для следующего цикла. Этот цикл обеспечивает порядок срабатывания 1, 5, 3, 6, 2, 4.
Если фазирование парных ходов кривошипа 3 и 4, а также 2 и 5 поменять местами, то второй
также подходит для порядка срабатывания 1, 4, 2, 6, 3, 5 достигается.Такое расположение обеспечивает превосходный динамический баланс
и равномерность крутящего момента и является предпочтительным для двигателей объемом более 2,5 л.
при условии, что длина не является первоочередным соображением.
коленчатого вала. Импульсы мощности рассчитываются по времени, как для рядного шестицилиндрового агрегата
, с каждыми 120 градусами поворота коленчатого вала.Коленчатый вал имеет шесть шатунов, расположенных с интервалом 60
градусов вокруг коленчатого вала. Обычно используются пять коренных цапф и подшипники.
Пары поршней, по одному с каждой стороны банка одновременно достигают ВМТ и НМТ (рис.
2.26). Подобно рядному шестицилиндровому двигателю, это расположение очень хорошо сбалансировано,
, но его плоская широкая конфигурация затрудняет установку спереди или сзади автомобиля.
Предположим, что поршни 1 и 2 находятся в ВМТ, при этом поршень 1 находится в конце сжатия и собирается начать рабочий такт
, а поршень 2 — в конце своего такта выпуска.
Поршни 3, 4, 5 и 6 находятся под углом 60 градусов от НМТ на
их тактах выпуска, сжатия, индукции и мощности
соответственно. Когда коленчатый вал поворачивается на 120
градусов, поршни 3 и 4 достигают ВМТ в конце своих
ходов выпуска и сжатия. Поршни 1, 2,
5 и 6 затем находятся под углом 60 градусов от НМТ на их соответствующих мощностях, тактах впуска, сжатия и выпуска.
Порядок срабатывания в этой точке — 1, 4.
Второе перемещение на 120 градусов помещает поршни 5 и
6 в ВМТ, завершая такты сжатия и выпуска
соответственно.Поршни 1, 2, 3 и 4 затем находятся под углом 60 градусов
от НМТ при тактах выпуска, сжатия, индукции и мощности
соответственно. Порядок стрельбы становится 1,4,5. При третьем повороте на 120 градусов
поршни 1 и 2 снова устанавливаются в ВМТ
, завершая такты выпуска и сжатия
соответственно. Поршни 3, 4, 5 и 6 затем находятся на 6 градусах
от НМТ при тактах сжатия, выпуска, мощности и индукции
соответственно. Порядок срабатывания в этой точке: 1,
4, 5, 2,
Четвертый поворот на 120 градусов снова помещает поршень 3 и 4 в ВМТ, завершая сжатие
и такты выпуска соответственно.Поршни 1, 2, 5 и 6 на своих
находятся под углом 60 градусов от НМТ Рис. 2.26. Горизонтально-оппозитный плоский шестицилиндровый
.
такты впуска, мощности, выпуска и сжатия соответственно. Порядок срабатывания становится 1,
4, 5, 2, 3. Пятый поворот на 120 градусов снова возвращает поршни 5 и 6 в ВМТ, завершая такты выпуска
и сжатия соответственно. Поршни 1, 2, 3 и 4 затем находятся под углом 60 градусов от BDC
при тактах сжатия, выпуска, мощности и впуска соответственно.Полный заказ на стрельбу
составляет 1,4,5,2,3,6. Последний поворот на 120 градусов завершает смещение коленчатого вала
на 720 градусов, что позволяет начать следующий цикл.
расположены под номерами 1, 2 и 3 в левом ряду, а номерами 4, 5 и 6 — в правом ряду
. Коленчатый вал использует шесть кривошипов для поддержки вала, расположенных на равном расстоянии с интервалом 60
градусов и расположенных в трех плоскостях.На каждом конце и между парами шатунов кривошипа размещены четыре основных шейки и подшипники
, обеспечивающие поддержку вала, что обеспечивает относительно короткую, но жесткую конструкцию
(рис. 2.27). Относительно хороший динамический баланс обеспечивает небольшой компактный двигатель
по сравнению с рядным шестицилиндровым двигателем.
Возможны четыре команды срабатывания, но три из них включают последовательное срабатывание трех цилиндров
в каждом ряду, и только четвертый позволяет поочередно запускать цилиндры из каждого ряда
, имеющего порядок срабатывания как 1, 4, 2, 5, 3, 6.Эта компоновка также предлагает лучший выбор из соображений крутильной вибрации
. При таком расположении пары поршней в разных рядах цилиндров
находятся в верхней части своего хода.
Предположим, что поршни 1 и 5 находятся в ВМТ после тактов сжатия и выпуска соответственно, так что
поршень 1 собирается начать свой рабочий ход, а поршень 5 — такт впуска. Вращение коленчатого вала на угол A120 градусов
приводит поршни 3 и 4 к вершине тактов выпуска и сжатия
соответственно.На этом этапе порядок срабатывания составляет 1, 4. Второй поворот на 120 градусов приводит к позиционированию поршней 2 и 6
в ВМТ при тактах сжатия и выпуска
соответственно. Порядок зажигания в этой точке
составляет 1, 4, 2.
Третье вращение на 120 градусов помещает поршни 1 и
5 в ВМТ на тактах выпуска и такта сжатия
соответственно, так что в этот момент порядок зажигания равен 1, 4,
2, 5. Четвертый поворот коленчатого вала
на 120 градусов устанавливает поршни 3 и 4 в ВМТ при тактах сжатия и
выпускных тактов соответственно.Порядок срабатывания до
: 1, 4, 2, 5, 3. Пятое вращение на 120 градусов
приводит поршни 2 и 6 вверху выхлопа и
тактов сжатия соответственно. Таким образом, окончательный порядок срабатывания
составляет 1,4,2,5,3, 6. Следующие 120 градусов поворота на
завершают размещение диска коленчатого вала на 720 градусов
, так что готов к следующему циклу событий.
2.6.7.
градусов / 8 i.е. 90 градусов поворота коленчатого вала.
Ход коленчатого вала расположен с интервалом 90
градусов друг к другу в порядке импульса мощности.
Рис. 2.27. Vsix-цилиндровое расположение.
ses (рис. 2.28). Может быть только четыре относительных угловых положения. Следовательно, фазирование кривошипа
выполнено попарно, и, следовательно, ход кривошипа лежит в двух плоскостях. Для поддержки коленчатого вала требуется пять или
девяти главных шеек. Компоновка, представленная на рисунке
, напоминает четырехцилиндровый коленчатый вал в одной плоскости со сдвоенными кривошипами на каждом конце, образующими вторую плоскость
под прямым углом к первой.Такое расположение иногда называют «разделенными четырьмя рядными восьмерками»
.
Пусть поршни 1 и 8 находятся в ВМТ, при этом поршень 1 в конце сжатия готов к срабатыванию, а поршень
8 в конце своего такта выпуска. Поршни 3 и 6 находятся в середине рабочего хода на их соответствующих тактах выпуска и сжатия
; поршни 2 и 7 в НМТ в конце индукционного и силового
ходов соответственно; и поршни 4 и 5 в середине хода при их соответствующих
ходах мощности и индукции.
Поворот коленчатого вала на 90 градусов устанавливает поршни 3 и 6 в ВМТ в конце
тактов выпуска и сжатия соответственно.Поршни 2 и 7 в этом случае находятся в середине рабочего хода на своих
тактах сжатия и выпуска; поршни 4 и 5 в НМТ в конце рабочего хода и
тактов впуска соответственно; и поршни 1 и 8 в середине хода при их соответствующих тактах мощности и
хода впуска. Порядок зажигания в этом положении — 1, 6.
Второй поворот коленчатого вала на 90 градусов обеспечивает порядок зажигания в этом положении как 1,6,
2. Положение вращения на третий градус дает порядок зажигания как 1, 6, 2, 5. ; четвертый поворот на 90 градусов
положение как 1, 6, 2, 5, 8; пятое положение поворота на 90 градусов как 1, 6, 2, 5, 8, 3 и шестое положение поворота на 90 градусов
как 1, 6, 2, 5, 8, 3, 7.7, 4.
Дальнейшее перемещение на 90 градусов составляет
всего 720 градусов и завершает два
оборота коленчатого вала или четыре хода в
готовности к началу следующего цикла. К
году с установкой различных пар кривошипных шатунов,
были использованы другие порядки зажигания в двигателях
: 1, 5, 2, 6, 4, 8, 3, 7 и 1, 7, 3, 8,
4, 6 , 2, 5.
Чтобы иметь дополнительную способность выдерживать большие нагрузки
, коленчатый вал может быть удлинен с
еще двумя цилиндрами. Несмотря на то, что эта конструкция
динамически сбалансирована, могут возникнуть проблемы с крутильными колебаниями
, а также может быть трудно разместить удлиненную длину
в некоторых грузовиках
.
, используемая для восьмицилиндрового двигателя, обеспечивает импульс мощности через каждые 90 градусов вращения коленчатого вала. Одноплоскостной коленчатый вал
использует четыре пары шатунов, чтобы внешний и оба внутренних шатуна
были синхронизированы по фазе. Каждая шатунная шейка имеет два больших конца шатуна, и обычно для поддержки коленчатого вала используются пять коренных шеек
(рис.2.29).
Рис. 2.28. Рядный рядный восьмицилиндровый двигатель.
Рис. 2.29. V-образный восьмицилиндровый агрегат
под углом 90 градусов с одноплоскостным коленчатым валом.
Позвольте поршням 1 и 4 оставаться в ВМТ, при этом поршень 1
в конце сжатия и готов к срабатыванию, а поршень
4 в конце своего такта выпуска. Поршни 2 и 3 имеют положение
, затем НМТ в конце рабочего и индукционного тактов
соответственно; поршни 5 и 8 находятся в середине хода на
тактах выпуска и сжатия соответственно; поршни 6 и 7
находятся в середине рабочего хода впускного и
рабочего хода соответственно.
Первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой поворот коленчатого вала на 90
градусов обеспечивает порядок зажигания
в их соответствующих положениях, как, 1, 8; 1, 8, 3; 1, 8, 3, 6;
1, 8, 3, 6, 4; 1, 8, 3, 6, 4, 5; и 1, 8, 3, 6, 4, 5, 2. Окончательный порядок зажигания
завершается после поворота на 360 градусов
, т.е. седьмого поворота коленчатого вала
на 90 градусов и составляет 1, 8, 3, 6, 4, 5 , 2, 7.
Восьмой поворот на 90 градусов завершает 720
градусов движения коленчатого вала четырехтактного цикла
и готовность к следующему циклу событий.
Одноплоскостной коленчатый вал, в отличие от двухплоскостного коленчатого вала
с V-образным восьмицилиндровым двигателем, обеспечивает интервалы между соседними цилиндрами не менее 180 градусов, начиная с
года, а
с модификацией с одним коллектором он может быть увеличен с
до 360 градусов, прежде чем могут возникнуть помехи импульсов происходить.
Такое расположение цилиндров обеспечивает стрельбу
с равными интервалами фаз в 90 градусов.Цилиндры
расположены под номерами 1, 2, 3 и 4 в левой полосе
и под номерами 5, 6, 7 и 8 в правой полосе
, как показано на рис. 2.30. Двухплоскостной коленчатый вал использует
пар кривошипов, фазированных с интервалом в 90 градусов.
Каждая шатунная шейка включает в себя два отдельных шатуна
, шарнирно прикрепленных к поршням в разных рядах цилиндров. Коренная шейка и подшипник
расположены на каждом конце, а
— между соседними шатунными шейками. Поскольку два шатуна
имеют общую шатунную шейку, эти коленчатые валы с пятью коренными шейками
чрезвычайно короткие и менее сложные.
Двухплоскостной коленчатый вал
имеет динамический баланс, намного превосходящий таковой у одноплоскостного коленчатого вала, и поэтому
более популярен.
Учитывайте порядок рабочих ходов цилиндров — кольцо
при вращении коленчатого вала, как показано на рис. 2.30.
С поршнем 1 в ВМТ после такта сжатия и
Рис. 2.30. V-образный восьмицилиндровый
под углом 90 градусов с двухплоскостным коленчатым валом.
начало мощности, поршень 5 находится в середине хода сжатия.Поршень 3 и 7 затем находятся в положении
среднего такта выпуска и в начале выпуска соответственно; поршни 4 и 8 находятся в начале сжатия
и в середине хода всасывания соответственно; а поршни 2 и 6
находятся в середине рабочего хода и в начале индукции соответственно.
С последующими первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым поворотами на 90 градусов
коленчатого вала задает порядок зажигания в этом случае как 1, 5, 4, 8, 6, 3, 7, 2. Заключительный восьмой поворот на 90
градусов завершает смещение коленчатого вала на 720 градусов.
2.6.8.
Packard, Lincoln Zephyer и Daimler «Double» Six, также использовали эти двигатели. Эти
обеспечивают гораздо более высокий крутящий момент и идеальный динамический баланс, но имеют дополнительное усложнение и высокую стоимость изготовления.
По сути, двенадцатицилиндровая конструкция состоит из двух рядных шестицилиндровых двигателей, каждый из которых
образует ряд, наклоненный под углом 60 или 75 градусов.В них используется общий коленчатый вал
и распределительный вал с шестью наборами вилочных и простых соединительных стержней. Для достижения наилучших результатов в двигателе используются пара магнитных катушек зажигания
, два циркуляционных насоса и два карбюратора. Эти двигатели
имеют порядок включения 1, 4, 9, 8, 5, 2, 11, 10, 3, 6, 7, 12. Итальянский Ferrari — единственный автомобиль
года, который производится с двенадцатицилиндровым двигателем. двигатель.
2.6.9. Расположение шестнадцати цилиндров
Эти двигатели имеют два набора прямых восьмицилиндров, наклоненных под углом или «V», и
идеально сбалансированы.Этот двигатель работает плавно благодаря непрерывному потоку мощности через
восемь импульсов мощности, равномерно распределенных на каждый оборот коленчатого вала. Порядок включения цилиндров
: 1, 4, 9, 12, 3, 16, 11, 8, 15, 14, 7, 6, 13, 2, 5, 10. Автомобиль Cadillac
использует этот двигатель и имеет Диаметр цилиндра и ход поршня 88,9 мм каждый, объем цилиндра
7060 см3 и мощность 136 кВт при 3600 об / мин. Цилиндры, расположенные в двух рядах по восемь цилиндров
в каждом, наклонены под углом 135 градусов.В единую отливку входят оба ряда цилиндров и большая часть картера двигателя. В модели
используются гидравлические компенсирующие толкатели клапанов, автоматически поддерживающие правильный зазор. № 2671: Сколько цилиндров?
Смотрите записи в Википедии по всем соответствующим темам.Искать такие слова, как
автомобильные двигатели, рядные 4, плоские 6, 8-цилиндровые, 4-тактные двигатели и т. д. Google будет
также отправлю вас на множество простых и понятных сайтов,
как этот. Diesel Technology, 8-е издание стр. 78
Архитектура двигателя машин V8
Основы V-образных двигателей
> для двигателей at = количество цилиндров + 1 Угол крена
Производная с хитростью в рукаве: двигатель V6
Конструкция коленвала
Эмоциональный звук: поперечный V8
> неполный газообмен и, следовательно, остаточный газ в цилиндре Porsche Engineering открывает новые горизонты
Двойной четырехцилиндровый: плоскостной V8
Различный заказ колец в зависимости от производителя
> Напряжение на коренных подшипниках коленчатого вала
> Вибрационная стимуляция привода коленчатого вала за счет деформации коленчатого вала под нагрузкой
> Неравномерность вращения Информация