Блок цилиндров v образного двигателя рисунок (8 видео)

Одноцилиндровый двигатель, работающий по четырехтактному циклу, имеет значительную неравномерность вращения коленчатого вала, которая вызвана тем, что за два оборота коленчатого вала только в течение одного полуоборота при рабочем ходе коленчатый вал вращается под действием силы давления газов, а три полуоборота – за счет энергии, запасенной маховиком. Причем во время рабочего хода вращение вала ускоренное, а во время подготовительных ходов – замедленное, что вызывает повышенную вибрацию двигателя и может быть лишь частично компенсировано наличием маховика, обладающего большим моментом инерции.

Повышение равномерности можно добиться увеличением числа цилиндров, так как при этом может быть увеличено число рабочих ходов, приходящихся на один оборот коленчатого вала. Один из основных факторов, определяющих конфигурацию двигателя, — расположение и число рабочих цилиндров.

Цилиндры двигателя могут быть расположены (рис.1) вертикально в один ряд — рядное расположение.

Рисунок 1 — Схема расположения цилиндров однорядного двигателя с вертикальным расположением цилиндров

На некоторых автомобилях для уменьшения высоты двигателя оси цилиндров отклонены от вертикали на угол α (рис.2).

Рисунок 2 – Схема расположения цилиндров однорядного двигателя с наклоном оси цилиндров от вертикали

Однорядные двигатели характеризуются простотой конструкции и сравнительно высокой технологичностью изготовления. Указанные преимущества, а также большой опыт построения и эксплуатации двигателей с вертикально расположенными цилиндрами обусловливают широкое применение подобных двигателей.

Цилиндры двигателя могут быть расположены в два ряда, в этом случае оси цилиндров располагаются под углом β ( V -образное расположение) (рис.3). Угол β выполняют равным 60, 75 или (чаще) 90°.

Рисунок 3 – Схема расположения цилиндров V -образного двигателя

Основное преимущество V-образных двигателей перед однорядными такой же мощности — меньшие размеры и в первую очередь меньшая длина, вследствие чего увеличена жесткость таких ответственных деталей, как блок-картер, головка цилиндров и коленчатый вал. К недостаткам V-образных двигателей необходимо отнести значительную ширину и более сложную конструкцию.

Разновидностью V -образных двигателей являются двигатели типа VR (рис.4), в которых угол между осями цилиндров составляет 15°.

Рисунок 4 – Схема расположения цилиндров двигателя типа VR

Аналогичные преимущества имеют двигатели с W-образно расположенными цилиндрами (рис. 5), но большого распространения они не получили, главным образом вследствие сложности конструкции шатунов, подшипников и других узлов и деталей. Однако в последнее время конструкторы вновь стали применять эту схему.

Рисунок 5 — Схема двигателя с W-образным расположением цилиндров

В установках различного назначения применяют также двигатели с горизонтальными противолежащими цилиндрами (рис. 6). Для машин наземного транспорта небольшая высота двигателя данного типа и удобство размещения его в машине являются в некоторых случаях несомненными преимуществами по сравнению с двигателями, имеющими вертикально или V-образно расположенные цилиндры.

Рисунок 6 — Схема двигателя с горизонтальными противолежащими цилиндрами

Если оси трех и более цилиндров находятся в одной плоскости, перпендикулярной оси вала, то они образуют так называемую звезду (рис.7).

Рисунок 7 – Схема двигателя со звездообразным расположением цилиндров

Комбинирование отдельных цилиндров производят чаще всего вдоль коленчатого вала. Конструкцию, в которой звезды расположены вдоль коленчатого вала, называют многорядной звездой (рис.8). В многорядных звездообразных двигателях оси цилиндров соседних звезд, в частности при воздушном охлаждении, могут быть смещены на половину угла между цилиндрами.

Читайте также: Устройство заднего тормозного цилиндра газели

Рисунок 8 — Схема двигателя с расположением цилиндров в виде многорядной звезды

В двигателях со звездообразно расположенными цилиндрами (рис. 7) проще осуществлять воздушное охлаждение, чем в двигателях с цилиндрами, расположенными в ряд. Однако, как правило, шатуны и коленчатые валы звездообразных двигателей очень нагружены и имеют сложную конструкцию. Последнее особенно характерно для двигателей с цилиндрами, расположенными в виде многорядной звезды, которые обладают меньшими размерами и массой при большей мощности по сравнению с другими одновальными двигателями.

Содержание

Устройство блока и головки блока цилиндров двигателя
Блок цилиндров
Цилиндры и хонингование
Гильзы
Расточка и гильзовка блока цилиндров
Головка блока цилиндров
Клапанная крышка
Основные компоновочные схемы поршневых двигателей внутреннего сгорания
Особенности конструкции рядного двигателя
Что представляет собой V-образный двигатель?
В чем отличия оппозитного двигателя?
Как работает W-образный двигатель?
Устройство и достоинства VR-двигателя
📹 Видео

Видео:Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля?Скачать

Устройство блока и головки блока цилиндров двигателя

Блок цилиндров (БЦ) и головка блока цилиндров (ГБЦ) двигателя являются основными частями любого ДВС. В них находятся механизмы и узлы, обеспечивающие работу мотора. При работе БЦ и ГБЦ подвергаются серьезным нагрузкам и перепадам температур, поэтому очень важны материалы и качество их изготовления. Также важным фактором является точность и степень механической обработки.

Видео:V образный блок.как выставить для гильзовки-расточки.Скачать

Блок цилиндров

Блок цилиндров или шорт-блок является самой большой частью двигателя. Остальные элементы, так или иначе, крепятся к нему. В верхней части БЦ находятся колодцы цилиндров. Вокруг них выполнены полости для жидкостного охлаждения (рубашка охлаждения). В нижней части, которая называется картером, располагается коленчатый вал, к которому крепятся шатуны и поршни. То есть блок является местом расположения всего кривошипно-шатунного механизма. Также в нем выполнены каналы системы смазки.

Блок цилиндров двигателя V8

БЦ изготавливают цельной деталью при помощи литья. В качестве основного материала для изготовления служит чугун или алюминиевые сплавы. БЦ из алюминиевых сплавов значительно легче по весу, но проигрывает в прочности и цене. Чугун доступнее и прочнее.

Видео:Все конфигурации двигателя | B2B На РусскомСкачать

Цилиндры и хонингование

Рабочие цилиндры могут быть выполнены непосредственно как часть блока, а могут применяться гильзы. На поверхность цилиндров наносится специальный никелькремниевый сплав – никасил. Это очень прочный материал, защищающий кольца поршня от трения. Поверхность полируется до зеркала, чтобы свести к минимуму трение в условиях ограниченного поступления масла.

Для улучшения смазки внутренней поверхности цилиндров применяют хонингование. Хон наносится специальным инструментом с головкой и абразивными брусками. В итоге на поверхности образуется выгравированная сетка. В ее желобках лучше удерживается масло. На внутренних стенках с хоном образуется масляная пленка, в результате чего значительно снижается трение и повышается ресурс деталей. Повторное хонингование, как правило, делается во время расточки двигателя или замены гильз.

Видео:Что значит V образный двигатель, рядный, оппозитный, в чем их отличиеСкачать

Гильзы

Гильзы применяются в блоках из алюминиевых сплавов, так как алюминий менее стоек к нагрузкам и тяжелым температурным режимам, в отличие от чугуна. Они бывают съемными и несъемными. Последние выполняются путем запрессовки в блок. Также гильзы делят на «мокрые» и «сухие». «Мокрыми» называют гильзы, которые непосредственно соприкасаются своими стенками с охлаждающей жидкостью в рубашке охлаждения блока. Таким образом, достигается лучшее охлаждение. «Мокрые» гильзы легко заменить. Часто их применяют на сельхозтехнике, тягачах и другом спецтранспорте.

«Сухие» гильзы чаще всего несъемные и запрессованы в тело цилиндра, что обеспечивает цельность и жесткость всего блока. Но «сухие» гильзы хуже отводят тепло, чем «мокрые».

Видео:Рядный и V-образный шестицилиндровые двигатели | Science Garage На РусскомСкачать

Расточка и гильзовка блока цилиндров

После появления дефектов и выработки на стенках применяют расточку цилиндров. Со стенок снимается металл определенной толщины, а затем устанавливаются другие ремонтные поршни и кольца под новый размер. Число расточек ограничено, так как объем постепенно увеличивается, а прочность снижается.

После максимального числа расточек применяют гильзовку. Это сложный процесс, который можно сделать только при наличии специального оборудования. «Мокрые» гильзы поменять намного легче, даже в полевых условиях. Если установлены «сухие» гильзы или это монолитный чугунный блок, то он растачивается под новые гильзы, которые запрессовываются с высокой точностью. Сам блок нагревается до 150-200 градусов, а новая гильза охлаждается. Так достигается наиболее плотная и точная посадка.

Читайте также: Классификация двс по расположению цилиндров

Видео:Устройство двигателя - Блок цилиндровСкачать

Головка блока цилиндров

Головка блока цилиндров устанавливается сверху блока и является, по сути, крышкой, которая его закрывает. Для изготовления ГБЦ применяются в основном алюминиевые сплавы. Крепится головка к блоку с помощью шпилек или болтов, которые затягиваются динамометрическим ключом в строгой последовательности, как указано в руководстве по ремонту конкретного автомобиля.

Камеры сгорания образуются путем плотного прилегания ГБЦ к БЦ. Чтобы отработавшие газы не проникали между головкой и блоком цилиндров, устанавливается уплотнительная прокладка. Она основана на асбестографитовой основе и способна выдерживать рабочую температуру и давление.

ГБЦ в сборе состоит из следующих элементов:

корпус с камерами сгорания, патрубками, масляными и каналами системы охлаждения;
газораспределительный механизм (впускные и выпускные клапаны, коромысла и толкатели);
распределительные валы с приводом от коленвала;
отверстия для свечей зажигания;
впускные и выпускные коллекторы для подачи воздуха и отвода отработавших газов;
прокладка ГБЦ.

На современных двигателях клапаны ГРМ и распредвал находятся именно в головке блока. Но раньше были моторы с нижним распредвалом. В V-образных двигателях на каждый ряд цилиндров устанавливается отдельная головка блока.

В передней части ГБЦ находится цепной или ременный привод газораспределительного механизма. По обеим сторонам на фланце крепятся впускной и выпускной коллекторы. Также рядом расположены патрубки для подвода охлаждающей жидкости.

Видео:СТОЛ из ДВИГАТЕЛЯ автомобиляСкачать

Клапанная крышка

Клапанная крышка закрывает ГБЦ и газораспределительный механизм. Она крепится к головке с помощью болтов. Между головкой и крышкой также устанавливается прокладка для плотного и герметичного соединения. Это нужно, чтобы масло в процессе работы не вытекало наружу, а внутрь не попадали грязь и пыль. Также на крышке располагается маслозаливная горловина.

Клапанная крышка Chevrolet Lacetti

Ранее крышки изготавливались из стали, но на современных двигателях отдают предпочтения алюминиевым или пластиковым. Это снижает уровень шума, повышает надежность и доступность детали.

Блок цилиндров и головка блока цилиндров составляют основу двигателя. Многое зависит от материалов и качества их изготовления. При правильной эксплуатации и своевременном обслуживании они прослужат очень долго.

Видео:Как делают блок двигателяСкачать

Основные компоновочные схемы поршневых двигателей внутреннего сгорания

Одним из основных признаков, по которому классифицируют двигатели внутреннего сгорания (ДВС), является их компоновочная схема. Она определяет расположение мотора в подкапотном пространстве, его габаритные размеры и ориентацию осей ведущих элементов (цилиндров и поршней). Выбор общей компоновки агрегата зависит от характеристик, которые он должен обеспечить в процессе эксплуатации. На сегодняшний день используются пять базовых схем двигателей: рядные, V-образные, W-образные, оппозитные и VR-моторы. Каждая из схем имеет свои достоинства, недостатки и сферу применения.

Видео:V образный двигатель часть1Скачать

Особенности конструкции рядного двигателя

Наиболее распространенным типом ДВС являются рядные конструкции. Они предполагают расположение цилиндров с поршнями в один ряд, что обеспечивает их воздействие на общий коленчатый вал. Основной сферой применения этого типа двигателей являются легковые автомобили, а также сельскохозяйственная и грузовая техника. В качестве топлива может использоваться как бензин, так и дизель. Количество цилиндров в таком моторе может достигать и двенадцати, но обычно это максимум шесть.

Рядный двигатель в разрезе

Преимуществами применения рядных компоновочных схем можно назвать следующие характеристики:

простота конструкции;
равномерный износ деталей;
низкая стоимость;
легкость в обслуживании;
уравновешенность.

Недостатками рядных агрегатов являются:

большие габаритные размеры, особенно для конструкций с большим числом цилиндров;
большой вес двигателя;
коленчатый вал может испытывать большие нагрузки из-за повышенной длины.

Читайте также: Цилиндр останова двигателя камаз бош

Видео:V-образный двигатель в плоской анимации.mp4Скачать

Что представляет собой V-образный двигатель?

С увеличением числа цилиндров в двигателе рядные конструкции стали менее удобными, а потому им на смену пришла V-образная компоновочная схема. Она предполагает установку цилиндров с поршнями попарно, друг напротив друга и под углом. Последний получил наименование угол развала и может варьироваться от 10° до 120° между осями. Количество цилиндров в таких агрегатах от шести до двенадцати, но это всегда четное число. Многие автопроизводители благодаря V-образной компоновочной схеме получили возможность экспериментировать с количеством цилиндров, увеличивая их число до двадцати четырех, но в серийном производстве таких автомобилей пока нет.

В зависимости от величины угла развала достигаются определенные характеристики двигателя. Так, например небольшой угол позволяет объединить в моторе достоинства и рядных, и V-образных моторов.

Среди плюсов V-образных моторов можно отметить:

компактность конструкции;
более длительный срок эксплуатации двигателя;
эффективная и динамичная работа на различных оборотах.

конструкция такого агрегата более сложна, поскольку имеет две головки блока цилиндров;
высокая стоимость изготовления;
большие вибрации при работе;
сложности с балансировкой.

Видео:Как сделать блок цилиндровСкачать

В чем отличия оппозитного двигателя?

Фактически оппозитный двигатель является частным случаем V-образного. Его принцип работы основан на том, что угол развала цилиндров в таком моторе составляет 180°. Иными словами, пары цилиндров с поршнями лежат в горизонтальной плоскости. Поскольку поршни при работе такого двигателя движутся навстречу друг другу, они получили название «боксеры». Количество цилиндров в оппозитных моторах может быть от двух до двенадцати, при этом наибольшую популярность приобрели схемы с четырьмя и шестью цилиндрами.

Оппозитный двигатель в разрезе

Преимуществами такой компоновки являются следующие характеристики:

большая устойчивость автомобиля, достигаемая благодаря смещению центра тяжести;
более длительный срок эксплуатации за счет увеличения жесткости цилиндров;
максимальная безопасность – при столкновении такой двигатель уходит вниз, а не в салон;
пониженный уровень вибрации и шума при работе мотора;
снижение веса основных узлов.

Недостатками системы являются:

большие затраты на обслуживание и ремонт;
высокая стоимость изготовления двигателя;
повышенный расход смазочных материалов.

Видео:Рядный Или V Образный Двигатель! Какой Лучше!Скачать

Как работает W-образный двигатель?

Принципиальным отличием W-образного двигателя является расположение цилиндров с поршнями в три или четыре ряда, при этом они воздействуют на общий коленчатый вал. Угол развала составляет менее 90°. Некоторые модели W-образных двигателей предусматривают расположение цилиндров в шахматном порядке, и каждая секция имеет свою ГБЦ. Применяются такие компоновочные схемы не только в автомобильных моторах, но и в авиации.

Также как и V-образный двигатель, такой мотор может иметь до двенадцати цилиндров. Однако основным его преимуществом является еще более компактная конструкция. Главным недостатком W-образной схемы можно назвать необходимость изготовления коленчатого вала сложной формы, а также использование многоуровневой системы охлаждения, что существенно повышает стоимость производства мотора.

Видео:Хон или зеркало? Научно-практический коментарийСкачать

Устройство и достоинства VR-двигателя

Рядно-смещенная компоновка, или VR-двигатель, представляет собой комбинацию рядного и V-образного моторов. Угол развала в таком двигателе очень мал – 15°, а цилиндры с поршнями расположены в шахматном порядке. В отличие от классического V-образного двигателя, такая схема обеспечила максимальную компактность, которая позволила использовать общую головку блока цилиндров для обоих рядов.

Несмотря на такое преимущество, как компактность, основным недостатком этой конструкции стала высокая вибрационная нагрузка. Данный тип двигателя сегодня почти не применяется.

В последние годы компоновочные схемы поршневых двигателей практически не изменяются. Это обусловлено отсутствием необходимости увеличения числа цилиндров, поскольку рост мощности для большинства современных автомобилей обеспечивается, например, за счет турбонаддува. Однако повышение компактности и уменьшение массы по-прежнему остаются главной задачей при разработке новых конструкций и схем.