Белорусский национальный технический университет военно-технический факультет 1

Белорусский национальный технический университет Военно-технический факультет Кафедра «Военная автомобильная техника» Дисциплина «Устройство военной автомобильной техники» для специальностей: ВУС 837945 «Техник (по эксплуатации автомобилей)» ; ВУС 849945 «Техник (по ремонту и хранению автомобилей)» . Презентацию подготовил преподаватель кафедры «Военная автомобильная техника» подполковник В. В. Куракин Минск 2012 2

Тема № 2: «Двигатели» Занятие № 1: «Общее устройство двигателей и их механизмов» 3

Цель: 1. Изучить принципы действия и общее устройство карбюраторного и дизельного двигателя. 2. Изучить КШМ и ГРМ двигателей ЗИЛ-131 и Кам. АЗ-740. 3. Изучить характерные неисправности КШМ, ГРМ и уход за ними. 4

Учебные вопросы: 1. Общее устройство карбюраторных и дизельных двигателей. 2. Краткая техническая характеристика. Кривошипно-шатунный (КШМ) и газораспределительный (ГРМ) механизмы. 3. Характерные неисправности КШМ, ГРМ и уход за ними. 5

Учебная литература: 1. Полосков В. П. и др. Устройство и эксплуатация автомобилей. М. : ДОСААФ, 1987. 2. Автомобиль ЗИЛ-131 и его модификации. Воениздат 1983 г. 3. Автомобили-тягачи Урал-4320, Урал-4420 и их модификации. Воениздат 1986 г. 6

1. Общее устройство карбюраторного двигателя и дизеля. 7

Двигатель - машина, преобразующая какой-либо вид энергии в механическую работу. Двигатели, в которых тепловая энергия сгоревшего топлива преобразуется в механическую работу, называются тепловыми. Тепловые двигатели, в которых выделение тепла происходит непосредственно в самом двигателе (цилиндре двигателя), являются двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Основные типы автомобильного двигателя: двигатели с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением (от искры) смеси карбюраторные двигатели; двигатели с внутренним смесеобразованием и воспламенением от сжатия (самовоспламенением) дизельные двигатели. 8

Общее устройство простейшего одноцилиндрового двигателя. 9

Рабочим циклом двигателя называется ряд последовательных процессов, происходящих в цилиндрах, в результате которых тепловая энергия сгоревшего топлива превращается в механическую работу. Если рабочий цикл осуществляется за два оборота коленчатого вала (четыре хода поршня) - двигатель четырехтактный Если рабочий цикл осуществляется за один оборот коленчатого вала (два хода поршня) - двигатель двухтактный. Тактом называется процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня ( впуск, сжатие, расширение (рабочий ход) и выпуск ). 10

За один оборот коленчатого вала поршень делает один ход вниз и один ход вверх. Изменение направления движения поршня происходит в двух крайних точках, называемых мертвыми, т. к. скорость поршня в них равна нулю. Крайнее верхнее положение поршня (наиболее удаленное от оси коленчатого вала) называется верхней мертвой точкой (ВМТ), а крайнее нижнее положение поршня (самое близкое к оси коленчатого вала) – нижней мертвой точкой (НМТ). Ходом поршня (S) называется расстояние между мертвыми точками. 11

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя Такт впуска – поршень движется от ВМТ до НМТ, цилиндр заполняется горючей смесью Такт сжатия – Такт расширения сжатие рабочей (рабочий ход) – смеси, поршень перемещается от вниз под действием НМТ до ВМТ давления газов, приводя через шатун во вращение коленчатый вал Такт выпуска – очистка цилиндра от отработавших газов

Такт впуска. Поршень перемещается от ВМТ к НМТ. - впускной клапан открыт, выпускной – закрыт. -под действием разрежения над поршнем через открытый впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь (в дизеле – воздух). -в конце такта впуска давление рабочей смеси несколько ниже атмосферного (порядка 0, 7 - 0, 9 кг/см 2 или 70 -90 к. Па), а температура – около 100 С. 13

Такт сжатия. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты. - в карбюраторном двигателе происходит сжатие рабочей смеси (горючей смеси с остаточными газами) до давления 8 -15 кг/см 2 (800 -1500 к. Па) и температуры 300 -450 С. - в дизеле сжимается воздух до давления 30 -45 кг/см 2 (3000 -4500 к. Па) и температуры 600 -700 С.

Такт расширения (рабочий ход). в конце такта сжатия в карбюраторном двигателе рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и в течение 0, 001 -0, 002 с она сгорает. При этом температура газов повышается до 2000 -25000 С, а давление газов возрастает до 40 -50 кгс/см 2 (4000 -5000 к. Па). в конце такта сжатия в цилиндр дизеля под высоким давлением - 100 -200 кг/см 2 из форсунки впрыскивается топливо в цилиндр, которое смешивается с воздухом, и образуется рабочая смесь, воспламеняемая от высокой температуры сжатого воздуха. (температура газов составляет 1800 -2000 С, а давление – 60 -80 кгс/см 2 (6000 -8000 к. Па). сила от давления газов перемещает поршень от ВМТ к НМТ и через шатун передается на коленчатый вал в виде крутящего момента. в конце такта расширения давление газов на поршень снижается до 3, 5 -4, 5 кгс/см 2 (350 -450 к. Па), а температура до 800 -1000 С.

Такт выпуска. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ. - выпускной клапан открыт, происходит выталкивание отработавших газов в атмосферу - в конце такта выпуска давление снижается до 1, 1 -1, 2 кгс/см 2 (110120 к. Па), а температура газов до 600 -700 С.

Схема работы четырёхтактного одноцилиндрового карбюраторного двигателя. 17

Схема работы четырёхтактного одноцилиндрового дизельного двигателя. 18

Характерные отличия карбюраторного и дизельного двигателей. Для карбюраторных двигателей характерны: • работа на легких сортах топлива (бензин, газ); • внешнее смесеобразование (приготовление горючей смеси вне цилиндров – карбюратором или смесителем); • воспламенение рабочей смеси в цилиндрах осуществляется электрической искрой. Для дизельных двигателей характерны: • работа на более тяжелых сортах топлива (дизельное топливо); • внутреннее смесеобразование (смесь приготавливается внутри цилиндров из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндры раздельно); • воспламенение смеси в цилиндрах осуществляется высокой температурой сжатого воздуха, достигаемой за счет большой степени сжатия. 19

Камерой сгорания (Vс) называется объем в цилиндре над поршнем при нахождении его в ВМТ. Рабочим объемом цилиндра (Vh ) называется объем, освобождаемый поршнем при перемещении его от ВМТ к НМТ: где Д – диаметр цилиндра. Рабочим объемом двигателя (литражом Vh) называется сумма всех рабочих объемов цилиндров двигателя, выраженная в литрах или кубических сантиметрах: где i – число цилиндров двигателя. Полным объемом цилиндра (Va) называется объем цилиндра над поршнем при нахождении его в НМТ. Он равен сумме объемов камеры сгорания (Vc) и рабочего объема цилиндра (Vh 1) , т. е. Va = Vc + Vh. Степенью сжатия ( ) называется отношение полного объема цилиндра (Va) к объему камеры сгорания (Vc), т. е. Для карбюраторных двигателей степень сжатия находится в пределах 6, 5 -10, а для дизельных двигателей – 14 -20. Схема одноцилиндрового карбюраторного и дизельного двигателей: 1 – цилиндр; 2 – впускной клапан; 3 – свеча (форсунка); 4 – выпускной клапан; 5 – поршень; 6 – шатун; 7 – коленчатый вал 20

Схема работы двухтактного одноцилиндрового карбюраторного двигателя. 21

Двигатель внутреннего сгорания состоит из: 1. Механизмов: - кривошипно-шатунного (КШМ); - газораспределительного (ГРМ). 2. Систем: - охлаждения; - смазки; - питания (и выпуска отработавших газов); - подогрева; - зажигания (у карбюраторных). 22

2. Краткая техническая характеристика. Кривошипно-шатунный ( КШМ ) и газораспределительный ( ГРМ ) механизмы.

Краткая техническая характеристика. № п/п 1 Тип двигателя 4 -тактный карбюр. 4 -тактный дизельный 2 3 4 5 6 7 8 9 Число цилиндров Расположение цилиндров Угол развала цилиндров Диаметр цилиндров, мм Ход поршня, мм Рабочий объем, л Степень сжатия Номинальная мощность, к. Вт (л. с. ) при частоте вращения коленвала, об/мин Максимальный крутящий момент, Нм Минимальный удельный расход топлива, г/л. с ч Вес двигателя, кг 8 V-образное 90 100 95 6 6, 5 110, 55(150) 3200 8 V-образное 90 120 10, 85 17 154, 5(210) 2600 ЯМЗ-238 ДЕ (ДЕ 2) (МАЗ-5316) 4 -тактный дизельный с турбонаддувом 8 V-образное 90 130 14, 86 16, 5 243(330) 2100 41 65 125 (130) 240 165 152 (143) 458 750 1180(1215) 10 11 12 Наименование параметров ЗИЛ-131 Кам. АЗ-740 (Урал-4320)

Схема кривошипно-шатунного механизма восьмицилиндрового двигателя, порядок его работы Последовательность чередования тактов расширения в цилиндрах двигателя называется порядком работы двигателя. Для всех 8 -цилиндровых V-образных двигателей принят порядок работы 15 -4 -2 -6 -3 -7 -8; на двигателях автомобилей ВАЗ «Москвич» – 1 -3 -4 -2; на УАЗ – 1 -2 -4 -3. За первый цилиндр разных двигателей принят тот, который ближе всего к радиатору системы охлаждения, а в V-образных двигателях – передний цилиндр правого полублока; за последний – задний левого полублока.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) воспринимает давление газов и преобразует возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала. Состоит из неподвижных и подвижных деталей. К неподвижным деталям относятся: • блок цилиндров (блок-картер), • гильзы, • головка (головки) блока цилиндров, • нижний картер (поддон), • картер маховика и сцепления, • крышка распределительных шестерен • крышки блока цилиндров. К подвижным деталям относятся: • поршни: с пальцами и кольцами, шатуны, • коленчатый вал с шатунными подшипниками и • маховик. Кроме перечисленного в КШМ входит ряд крепежных и уплотнительных элементов.

Кривошипно-шатунный механизм двигателя автомобиля Зи. Л-131

Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы двигателя автомобиля Урал-4320

Газораспределительный механизм предназначен для впуска в цилиндры отработавших газов. горючей смеси (воздуха) и выпуска Включает в себя: • привод, • распределительный (кулачковый) вал, • передаточные детали ( толкатели, штанги и коромысла ) • клапаны с направляющими втулками, пружинами, опорными тарелками (шайбами) и сухарями.

Устройство и работа газораспределительного механизма двигателя автомобиля Зи. Л-131.

Фазы газораспределения Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала по отношению к соответствующим мертвым точкам, называют фазами газораспределения и изображают в виде круговых диаграмм

3. Характерные неисправности КШМ, ГРМ и уход за ними. 32

Неисправности КШМ НЕИСПРАВНОСТЬ ПРОЯВЛЕНИЕ ПРИЗНАК НЕИСПРАВНОСТИ ПРИЧИНА Повышенный износ основных деталей двигателя и появления между сопряженными деталями увеличенных зазоров Появление посторонних стуков и шумов Звонкий металлический стук, при работе холодного двигателя Износ поршня и цилиндра увеличение зазора между ними Резкий металлический стук на всех режимах работы двигателя Увеличении зазора между поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна Усиление стука при резком увеличении частоты вращения коленчатого вала Износ вкладышей коренных или шатунных подшипников ( стук более глухого тона - износ вкладышей коренных подшипников Падение мощности двигателя повышенный расход масла, перерасход топлива, появление дыма в отработавших газах Уменьшение компрессии цилиндрах двигателя Нарушение уплотнения прокладки головки цилиндров Слабая или неравномерная затяжка гаек крепления или повреждение прокладки Пригорание колец в канавках поршня Отложения смолистых веществ и нагара; износа, поломки или потери упругости колец; износа стенок цилиндров Утечка охлаждающей жидкости в картер или наоборот – попадание масла в охлаждающую жидкость Нарушения целостности прокладок в местах уплотнений в Образование трещин, раковин, пористостей в головке блока и блока цилиндров

Неисправности ГРМ НЕИСПРАВНОСТЬ Плохое прилегание клапанов к гнездам ПРИЗНАК НЕИСПРАВНОСТИ ПРИЧИНА НЕИСПРАВНОСТИ Уменьшение компрессии; • отложение нагара на клапанах и гнездах; • образование раковин на рабочих Периодические хлопки во впускном или выпускном трубопроводе Падение мощности двигателя. поверхностях (фасках) • коробление головки клапана; • поломка клапанных пружин; • заедание клапанов в направляющих втулках; • отсутствие зазора между стержнем клапана и носком коромысла Неполное открытие клапанов Стуки в двигателе и падение мощности Большой зазор между стержнем клапана и носком коромысла Износ шестерён, штанг, толкателей, коромысел , их осей, втулок подшипников и шеек распредвала Повышенный шум при работе Большие зазоры в сопряжённых деталях

Заключение: 35

Задание на самоподготовку: - законспектировать основные характеристики КШМ и ГРМ двигателей Зи. Л-131 и Кам. АЗ-740, ЯМЗ-238 ДЕ, ДЕ 2; -зарисовать схему фаз газораспределения; - изучить материал: 1. Автомобиль Зи. Л-131 и его модификации. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М. : Воениздат 1983 г. Стр. 32 -44; 2. В. И. Медведков и др. Автомобили Кам. АЗ-5320, Урал-4320. Учебное пособие. М. : ДОСААФ, 1987 г. Стр. 22 -40. 36

Тема следующего занятия: тема 2 «Двигатели» , занятие 2 «Системы смазки и охлаждения» , групповое, продолжительность 2 часа. 37

Белорусский национальный технический университет военно-технический факультет Презентацию подготовил преподаватель кафедры «Военная автомобильная техника» подполковник Куракин В. В. 38