Устройство автомобильных двигателей

СФУ Политехнический институт Сервис и техническая эксплуатация транспортных и технологических машин.

МУ Рабочие процессы конструкции и основы расчёта энергоустановок 2011

Контрольная работа Нагимулин Сергей Мансурович

• Основные параметры и показатели ДВС
• Компоновка механизма газораспределения, ГРМ
• Система смазки
• Система питания дизелей
• Список литературы
• Таблица

	Легковой	Грузовой
	Последняя цифра 1	Разница 6 — 1 = 5
Модель автомобиля	ВАЗ-2107	БелАЗ-540А
Модель двигателя	ВАЗ-2107	ЯМЗ-240

Основные параметры и показатели ДВС

Заполнить таблицу.

	ВАЗ-2107	ЯМЗ-240
Способ осуществления рабочего цикла	Смешанный	Смешанный
Способ воспламенения рабочей смеси	Искровой	От температуры сжатого воздуха
Вид топлива	Бензин АИ 93 (92)	Дизтопливо, летнее, зимнее, арктическое.
Способ наполнения цилиндров	За счёт разрежения	Воздухом за счёт разрежения. Топливом за счёт давления в топливной системе.
Способ охлаждения	Жидкостный, принудительный	Жидкостный принудительный

1. По каким конструктивным параметрам разделяют двигатели на быстроходные и короткоходные. Оценка двигателей ВАЗ-2107 и ЯМЗ-240 по этим параметрам.

Двигатели разделяют на быстроходные по минимальной и максимальной скорости вращения коленчатого вала, n _(МИН), n _(МАКС), об/мин.

Минимальное число оборотов современных быстроходных двигателей n _(МИН) = 800 … 900 об/мин. Максимальное число оборотов современных быстроходных двигателей n _(МАКС) = 4000 … 5000, до 6000 (об/мин).

Двигатели подразделяют на короткоходные по отношению:

S/D; где,

S — ход поршня, он равен удвоенному радиусу, R, кривошипа.

D — диаметр цилиндра.

Если S/D? 1, и меньше, то двигатели считаются короткоходовыми.

Если S/D > 1, — длинноходовыми.

У двигателя ВАЗ-2107,S = 76 мм; D = 80 мм; S/D = 76/80 = 0,95, — короткоходовый.

Число оборотов:

При максимальной мощности, 53,69 кВт, n _(МАКС) = 5500 об/мин.

При максимальном крутящем моменте, 106 Н м, 3200 об/мин.

Минимальное число оборото n _(МИН) = 870 об/мин.

Двигатель быстроходный.

У двигателя ЯМЗ-240;

диаметр цилиндра, D = 130 мм, ход поршня, S = 140 мм; S/D = 140/130 = 1,077, — короткоходовый.

При номинальной мощности, 360 л. с 2100 об/мин При максимальном крутящем моменте, об/мин, 1500;

Минимальное число оборотов холостого хода, n _(МИН) 600 (+/-50) об/мин.

Максимальное число оборотов холостого хода, n _(МАКС) 2900 об/мин.

Двигатель тихоходный.

2. Литровая мощность ДВС. Расчёт литровой мощности для двигателей УЗАМ-412 и КамАЗ-740. Полный объем цилиндра, V_а.

V_а = V_h + V_c.

Рабочий объем цилиндра измеряется в кубических сантиметрах или литрах.

Сумму всех рабочих объёмов цилиндров многоцилиндрового двигателя называют рабочим объёмом или литражом, V_Л, двигателя.

V_Л = (р D² S i) /4; где,

i — число цилиндров.

Литровая мощность, N_NOM/V_Л;

Для двигателя ВАЗ-2107,V_Л = (3,14 * 0,8² * 0,76 * 4) /4 = 1,53 л; N (nom) = 53,7 кВт (72 л с);

N_NOM/V_Л = 72/1,53 = 47,7 л с/л = 35,1 кВт/л;

Для двигателя КамАЗ-740,V_Л = (3,14 * 1,3² * 1,4 * 12) /4 = 22,3 л; N (nom) = 265 кВт (360 л с);

N_NOM/V_Л = 491/22,3 = 22,0 кВт/л;

Компоновка механизма газораспределения, ГРМ

Схемы ГРМ двигателей ВАЗ-2107 и ЯМЗ-240.

1 — клапан; 4,20 — втулки; 8, 17 — пружины; 9 — тарелка; 11 — нажимной рычаг; 13 — подшипник распредвала; 14 — кулачок распредвала; 18 — болт;

Рисунок 1. Схема ГРМ двигателя ВАЗ-2107.

Усилие передаётся: от кулачка распредвала 14 рычагу 11, от него тарелке 9 и от неё стержню клапана.

Рисунок 2 Схема ГРМ двигателя ЯМЗ-240.

1 — коромысло клапана; 2 — ось коромысла; 3 — контргайка; 4 — регулировочный винт; 5 — штанга толкателя; 6 — пята толкателя; 7 — ось толкателей; 8 — толкатель; 9 — установочный штифт оси коромысла; 10 — болт крепления оси; 11 — тарелка пружин клапана; 12 — втулка тарелки; 13 — сухарь крепления клапана; 14 — наружная пружина клапана; 15 — внутренняя пружина.16 — упорная шайба; 17 — направляющая втулка клапана; 18 — впускной клапан; 19 — распределительный вал; 20 — ролик толкателя; 21 — седло выпускного клапана; 22 — выпускной клапан

Усилие передаётся: от распредвала 19 ролику толкателя 20, от него штанге толкателя 5, от неё регулировочному винту 4, от него коромыслу 1 и от неё стержню клапана 22 и 18.

1. Типы приводов распределительного вала. Схемы приводов с указанием меток.

Типы приводов распределительного вала могут быть: шестерённый; - цепной; - ремённый.

Приводы ГРМ двигателей ВАЗ-2107 цепной, и ЯМЗ-240 шестерённый.

Звёздочка коленвала устанавливается на вал на шпонку. Метка на звёздочке коленчатого должна располагаться напротив прилива блока цилиндров, а метка или риска звёздочки распределительного вала, напротив прилива на корпусе подшипников.

Рисунок 4. Привод распределительного вала двигателя ВАЗ-2107.

1 — башмак натяжного устройства; 2 — двухрядная втулочно-роликовая цепь; 3 — звёздочка распределительного вала: 4 — пластмассовая колодка успокоителя; 5 — звёздочка привода масляного насоса и распределителя зажигания; 6 — ведущая звёздочка коленчатого вала.

Рисунок 5.

Схема привода распределительного вала и установочных меток на распределительных шестернях двигателя ЯМЗ-240.

1 — шестерня привода масляного насоса; 2, 4 — промежуточные шестерни; 3 — шестерня привода водяного насоса; 5 — шестерня коленчатого вала; 6 — зубчатое колесо распределительного вала; 7, 8 - шестерни привода топливного насоса; 9 — метки.

Шестерни устанавливаются по меткам «0», «0» и рискам, выбитым на шестернях.

2. Круговая диаграмма фаз газораспределения. Угол, соответствующий дозарядке цилиндра.

Рисунок 6. Круговая диаграмма фаз газораспределения.

Продолжительность открытия впускных и выпускных клапанов дизеля ЯМЗ-240 одинакова и равна 256^О по углу поворота коленчатого вала, угла дозарядки нет.

Система смазки

1. Схема системы смазки двигателя ВАЗ-2107. Детали, в сопряжения которых масло подаётся под давлением и детали, смазываемые самотёком, разбрызгиванием и масляным туманом.

Рисунок 7. Схема системы смазки двигателя ВАЗ-2107.

Так как отдельные детали двигателя работают в неодинаковых условиях, то смазка их также неодинакова. К наиболее нагруженным деталям масло подаётся под давлением, а к менее нагруженным, самотёком или разбрызгиванием. В данном случае система смазки комбинированная.

Под давлением масло поступает в масляный фильтр, а далее к коренным и шатунным подшипникам коленвала, поршневым пальцам, подшипникам и кулачкам распредвала, осям коромысел привода клапанов, кулачкам и упорному фланцу распределительного вала, шестерням привода масляного насоса и прерывателя-распределителя, ведомой звёздочке и втулочно-роликовой цепи привода распределительного вала.

На поверхности цилиндров масло попадает путём разбрызгивания через отверстия в нижней головке шатуна.

Попадая на стенки цилиндров, оно снижает трение при движении поршня и обеспечивает свободу перемещения компрессионных и маслосъёмных колец.

Со смазанных под давлением деталей капли масла падают в поддон. Попадая на вращающиеся части кривошипно-шатунного механизма, они разбрызгиваются, создавая в картере так называемый масляный туман. Оседая на деталях двигателя, он обеспечивает их смазку. Осаждённое масло затем стекает в поддон картера, и цикл повторяется вновь.

Разбрызгиванием и масляным туманом смазываются: стенки цилиндров и поршни, поршневые пальцы, ведущая звёздочка и устройство для натяжения втулочно-роликовой цепи, валик привода прерывателя-распределителя, стержни и направляющие втулки клапанов.

2. Схемы включения клапанов в системах смазки рассматриваемых двигателей.

На схеме системы смазки двигателя ВАЗ-2107 показан перепускной клапан. Он необходим для поддержания необходимого давления в системе, при засорении фильтрующего элемента клапан срабатывает и перепускает масло помимо фильтра в магистральный канал. Так же показан противодренажный клапан, предотвращающий стекание масла из системы при остановке двигателя. В корпусе маслоприёмного патрубка шестерённого насоса находится редукционный клапан. При повышении давления в системе смазки выше допустимого масло отжимает клапан, и избыточное масло перепускается из полости давления в полость маслоприёмника.

В системе смазки двигателя ЯМЗ-240 установлены:

дифференциальный клапан,

предохранительный клапан радиаторной секции,

редукционный клапан,

в корпусе фильтра грубой очистки установлен перепускной клапан.

Перепускной клапан, при загрязнении фильтра, открывается и часть неочищенного масла, минуя фильтр, поступает в масляную магистраль.

При давлении на выходе из масляного насоса более 7.8 кГ/см² редукционный клапан срабатывает и масло возвращается в поддон картера.

Предохранительный клапан радиаторной секции отрегулирован на давление 0,8.1,2 кгс/см², при давлении меньше указанного клапан отключает масляный радиатор.

Для стабилизации давления в систему смазки включён дифференциальный клапан, отрегулированный на начало открытия при 5,9 … 5,4 кгс/см².

3. Типы фильтров в системах смазки ДВС.

Фильтры в двигателях ВАЗ-210, ЯМЗ-240.

Масляные фильтры грубой и тонкой очистки в системе смазки двигателя предназначены для очистки масла, циркулирующего в системе смазки. В систему смазки они могут включаться последовательно и параллельно. При последовательном включении фильтра через его фильтрующий элемент проходит все масло, подаваемое масляным насосом. Такие фильтры называют полнопоточными.

При параллельном включении фильтра через его фильтрующий элемент проходит только 10−15% масла, подаваемого масляным насосом. Такие фильтры называют неполнопоточными.

Фильтрующие элементы масляных фильтров автомобильных двигателей могут быть:

сетчатыми,

пластинчато-щелевыми,

бумажными,

центробежными.

Сетчатые фильтры устанавливаются в маслозаборниках и очищают масло от грубых частиц, которые могли бы повредить приборы смазки или ускорить их износ, а также износ трущихся поверхностей двигателя.

двигатель внутреннее сгорание фильтр Фильтр очистки масла ВАЗ 2107 полнопоточный. В нем используются хлопчатобумажные или бумажные сменные фильтрующие элементы. Этот фильтр пропускает все масло, направляемое насосом в систему.

Для фильтре используются следующие фильтрующие элементы: РЕГОТМАС-412−1-05, НАМИ-ВГ-10 и РЕГОТМАС-412−1-06.

Рисунок 8. Схема фильтра очистки масла.

1 — крышка; 2 и 5 — уплотнительные кольца; 3 — прокладка; 4 — фильтрующий элемент; 6 — пробка сливного отверстия; 7 — датчик аварийного давления масла.

Масляные фильтры дизеля — тонкой очистки полнопоточный с двумя сменными фильтрующими элементами и центробежный, с реактивным приводом.

Рисунок 9. Фильтр очистки масла полнопоточный.

1 — корпус; 2 — болт крепления колпака; 3 — пружина; 4 — прокладки; 5 — верхняя крышка; б — фильтрующий элемент; 7 — стержень; 8 — колпак; 9 — нижняя крышка; 10 — перепускной клапан и сигнализатор засоренности;

Рисунок 10. Центробежный фильтр очистки масла.

1 — корпус фильтра; 2 — сопло; 3 — заборная трубка; 4 — колпак; 5 — колпачковая гайка; 6 — гайка крепления колпака ротора; 7 — упорная шайба; 8 — гайка крепления ротора; 9 — сетка; 10 — колпак ротора; 11 — ротор; 12 — подшипник; 13 — ось ротора.

Система питания дизелей

1. Тип системы питания дизеля. Схема, элементы системы.

Рисунок 11. Схема системы питания дизеля КамАЗ-740.

1, 12, 14, 24 — топливопроводы; 2 — котёл обогрева; 3 — топливный бачок; 4 — горелка; 5 — нагнетатель; 6 — фильтр грубой очистки топлива; 7 — тройник; 8, 13 — цилиндры; 9 — ручной топливоподкачивающий насос и топливоподкачивающий насос низкого давления;; 10 — фильтр тонкой очистки топлива; 11 — топливный насос высокого давления; 15 — форсунка; 16 — впускной коллектор; 17 — воздухоочиститель; 18 — выхлопная труба; 19 — топливный бак; 20 — указатель уровня топлива; 22 — пробка заливной горловины; 23 — трёхходовой кран; 26 — рычаг ручной подачи топлива; рукоятка аварийной остановки; 28 — рукоятка тросовой остановки; 30, 32, 33 — мостики рычагов; 31 — педаль подачи топлива;

Топливная система предкамерного типа, предкамера имеет цилиндрическую форму и соединяется прямым каналом с основной камерой, расположенной в днище поршня.

2. Тип ТНВД дизеля, способ регулировки цикловой подачи топлива.

ТНВД двигателей КАМАЗ-740 производства Ярославского завода дизельной аппаратуры, ЯЗДА, модели модели 240. Двенадцатисекционный, блочной конструкции, плунжеры золотникового типа.

Управление подачей топлива осуществляется из кабины водителя педалью, воздействующей с помощью тяг и рычагов на всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала, расположенный в развале топливного насоса. На крышке регулятора закреплён топливный насос низкого давления и насос ручной подкачки топлива.

Работа ТНВД плунжерного типа состоит из наполнения надплунжерного пространства топливом с частичным его перепуском, и подачи топлива под высоким давлением к форсункам, так же отсечки и перепуска его в сливной трубопровод.

Топливный насос высокого давления, ТНВД, плунжерного типа, приводится в действие от распределительного вала через шестерню привода топливного насоса. ТНВД имеет восемь насосных секций, объединённых в общем корпусе.

Рисунок 12. Схема работы секции ТНВД

а — впуск (всасывание); б — начало подачи; в — конец подачи

При работе двигателя рейка топливного насоса перемещается в соответствии с изменением подачи топлива, при этом одновременно поворачиваются плунжеры всех секций.

При движении плунжера 1 вниз внутреннее пространство гильзы 12 наполняется топливом, и одновременно оно подаётся насосом низкого давления в подводящий канал 10 корпуса насоса 11.

При этом открывается впускное отверстие 9 и топливо поступает в надплунжерное пространство 8. Затем под действием кулачка плунжер начинает подниматься вверх, перепуская топливо обратно в подводящий канал 10 до тех пор, пока верхняя кромка плунжера 1 не перекроет впускное отверстие 9 гильзы. После перекрытия этого отверстия давление топлива резко возрастает и при 1,2 … 1,8 мПа топливо, преодолевая усилие пружины 5, поднимает нагнетательный клапан 6 и поступает в топливопровод.

Дальнейшее перемещение плунжера вверх вызывает повышение давления до 17 МПа, превышающее давление, создаваемое пружиной форсунки, в результате чего игла форсунки приподнимается и происходит впрыскивание топлива в камеру сгорания. Подача топлива продолжается до тех пор, пока винтовая кромка 13 плунжера не откроет выпускное отверстие 3 в гильзе, в результате чего давление над плунжером резко падает, нагнетательный клапан 6 под действием пружины закрывается и надплунжерное пространство разъединяется с топливопроводом высокого давления. При дальнейшем движении плунжера вверх топливо перетекает в сливной канал 4 через продольный паз 2 и винтовую кромку плунжера 13.

Нагнетательный клапан 6 разгружает топливопровод высокого давления, так как он снабжён цилиндрическим разгрузочным пояском 7, который при посадке клапана на седло обеспечивает увеличение объёма топливопровода примерно на 70−80 мм³.

Этим достигается резкое прекращение впрыскивания топлива и устраняется возможность его подтекания через распылитель форсунки, что улучшает процесс смесеобразования и сгорания рабочей смеси, а также повышает надёжность работы форсунки.

Рисунок 13. Схема изменения подачи топлива

Изменение количества топлива, подаваемого секцией за один цикл, происходит в результате поворота плунжера 1 зубчатой рейкой. При различных углах поворота плунжера благодаря винтовой кромке смещаются моменты открытия выпускного отверстия. При этом, чем позднее открывается выпускное отверстие, тем большее количество топлива может быть подано к форсункам.

Положение, А — максимальная подача топлива и наибольший активный ход плунжера 1. В этом случае расстояние h от винтовой кромки плунжера 5 до выпускного отверстия 2 будет наибольшим;

Положение Б — промежуточная подача, так как при повороте плунжера по часовой стрелке расстояние h уменьшается и выпускное отверстие открывается раньше;

Положение В — нулевая подача топлива. Плунжер повернут так, что его продольный паз 3 расположен против выпускного отверстия 2 (h = 0), в результате чего при перемещении плунжера вверх топливо вытесняется в выпускной канал, подача топлива прекращается и двигатель останавливается.

1. Схема всережимного регулятора, его работа на одном из режимов.

Регулятор дизеля ЯМЗ-240 — всережимный, центробежный, с корректором и пусковым обогатителем.

Рисунок 14. Регулятор частоты вращения.

1 — болт ограничения минимальной частоты вращения; 2 — рычаг управлением регулятором; 3 — регулировочный винт двуплечего рычага; 4 — крышка смотрового люка; 5 — двуплечий рычаг; 6 — пружина регулятора; 7 — компенсационная пружина; 8 — рычаг пружины; 9 — крышка регулятора; 10 корпус регулятора; 11 _- ось рычагов; 12 — рейка; 13 — тяга рейки; 14 — пружина рычага рейки; 15 — стакан; 16 — валик державки грузов; 17-ролик груза; 18 — втулка ведущей шестерни; 19 — сухарь; 20 — ведущая шестерня; 21 — фланец втулки ведущей шестерни; 22 — груз регулятора; 23 — шарик; 24 — муфта грузов; 25 — вал рычага; 26 — крышка; 27 — ось упорной пяты; 29 — пружина фиксатора; 30 — ось кулисы; 31 — винт кулисы; 32 — фиксатор кулисы; 33 — винт регулировки мощности; 34 — кулиса; 35 — рычаг; 36 — корректор; 37 — упорная пята; 38 — скоба кулисы; 39 — серьга регулятора; 40 — регулировочный болт; 41 — корпус буферной пружины; 42 — буферная пружина; 43 — силовой рычаг.

Регулятор частоты вращения коленчатого вала всережимный, центробежного типа, изменяет подачу топлива в зависимости от нагрузки, поддерживая заданную водителем частоту вращения коленчатого вала двигателя. Установлен в задней части топливного насоса высокого давления и приводится в действие от кулачкового вала посредством шестерён.

На конусе кулачкового вала установлена ведущая шестерня 20. Вращение от вала насоса и на ведущую шестерню передаётся через резиновые сухари 19. Ведомая шестерня выполнена как одно целое с валиком 16 державки грузов и установлена в стакан 15 на двух шарикоподшипниках. На валик 16 напрессована державка грузов 7, на осях которой качаются грузы 22. Грузы своими роликами упираются в торец муфты 27, которая через упорный подшипник и пяту 37 передаёт усилие грузов силовому рычагу 43, подвешенному вместе с двуплечим рычагом 5 на оси 11.

Муфта с упорной пятой в сборе одним концом I опирается через 27 шариков на направляющую поверхность державки, а за второй конец подвешена на серьге 39, закреплённой на силовом рычаге 43.

Пята регулятора связана общей осью с рычагом 35 рейки и через тягу 13 с рейкой 12 топливного насоса. К верхней части рычага рейки присоединена пружина 24 рычага рейки, а в нижнюю часть запрессован палец, который входит в паз кулисы 34.

Вал 25 жёстко связан с рычагом управления 2 и рычагом 8 пружины. За рычаг пружины и двуплечий рычаг 5 зацеплена пружина 6 регулятора, усилие которой передаётся с двуплечевого рычага на силовой через регулировочный винт 3. На силовом рычаге имеется регулировочный болт 40, который упирается в вал рычага регулятора.

Скоростной режим работы двигателя устанавливается рычагом управления 2, который посредством тяг связан с педалью управления подачи топлива. При нажатии на педаль рычаг 2 поворачивается на некоторый угол и через жёстко связанный с ним рычаг 8 вызывает увеличение натяжения пружины 6, под действием которой рейка перемещается в сторону увеличения подачи топлива и частота вращения коленчатого вала двигателя возрастает. Это происходит до тех пор, пока центробежная сила грузов не уравновесит силу натяжения пружины 6, то есть до установления устойчивого режима работы двигателя.

2. Тип форсунок, тип топливоподкачивающих насосов, тип фильтров очистки топлива, тип фильтра воздухоочистителя двигателя ЯМЗ-240.

На дизеле установлены:

форсунки закрытого типа с многодырчатым распылителем и гидравлически управляемой иглой,

фильтр грубой очистки топлива расположен в топливном баке, разборный, фильтрующий элемент состоит из металлического каркаса с отверстиями на него навит ворсистый хлопковый шнур, в несколько слоёв.

фильтр тонкой очистки топлива со сменным фильтрующим элементом, есть жиклёр для слива части топлива вместе с воздухом, попавшим в топливопроводы низкого давления.

воздушный фильтр сухого типа двухступенчатый, с инерционной решёткой, автоматическим отсосом пыли и сменным картонным фильтрующим элементом.

1. ВАЗ 2107, 21 047 с двигателями 1,5; 1,5i; 1,6; 1,6i: Устройство, обслуживание, диагностика, ремонт. Иллюстрированное руководство. Москва, «За рулём», 2008 г.

2. Вахламов, В.К., и другие. Автомобили. Москва, «Транспорт», 2005 г.

3. Передерий, В., П. Устройство автомобиля. Москва, «Форум» 2011 г.

4. Тракторы «Кировец». Устройство и эксплуатация. Пантюхин М. Г., и другие. Москва, «Колос», 1978 г

5. Селифонов, В.В., Бирюков, М. К. Устройство и техническое обслуживание грузовых автомобилей. Москва, «Академия», 2009 г.