Назначение, устройство и основные параметры двигателя КамАЗ-740

Министерство  образования и науки РФ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Забайкальский  государственный университет»

Факультет технологии, транспорта и связи

Кафедра автомобильного транспорта

 

 

 

 

Лабораторная  работа №1

По дисциплине «Автомобильные двигатели»

На тему: «Назначение, устройство и основные параметры  двигателя КамАЗ-740»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: ст.гр. ААХ-10

Курбатов А.А.

Проверил: Наследов П.В.

 

Чита 2012 
Лабораторная работа №1

Тема: «Назначение, устройство и основные параметры двигателя КамАЗ-740»

 

Цель работы: научиться измерять основные параметры  двигателя, ознакомиться с регулировками  ДВС.

Измерительные инструменты: двигатель КамАЗ-740, штангенциркуль, глубиномер, мензурки, набор щупов, гаечные ключи.

План работы:

1 часть. Устройство и  схемы работы кривошипно-шатунного  (КШМ) и газораспределительного  механизмов(ГРМ).

2 часть. Измерить и  рассчитать основные параметры  цилиндропоршневой группы и сравнить  с паспортными данными.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Часть. Устройство  и схемы работы кривошипно-шатунного  (КШМ) и газораспределительного  механизмов(ГРМ)

Кривошипно-шатунный механизм.

В одноцилиндровом  четырехтактном двигателе на каждые два оборота коленчатого вала приходится четыре хода поршня, только один из которых - рабочий. Это приводит к неравномерной работе двигателя. Для небольших двигателей, таких? Как легкие лодочные моторы, двигатели мопедов, легких мотоциклов и т. д., такая неравномерность не представляет большой проблемы. Для более тяжелых автомобилей требуется большая мощность двигателя, а, следовательно, и больший рабочий объем цилиндра. В этом случае неравномерность работы двигателя становится более заметной. Вот почему на современных автомобилях применяются многоцилиндровые ДВС. Применение нескольких цилиндров, в которых рабочий ход происходит в разные моменты времени, дает возможность сгладить пульсации крутящего момента на вале двигателя. Большинство легковых автомобилей малого класса имеют четырехцилиндровые двигатели, хотя иногда используются двухцилиндровые и трехцилиндровые. На более тяжелых автомобилях, требующих большой мощности, наряду с четырехцилиндровыми, могут применяться пятицилиндровые и шестицилиндровые двигатели. Легковые автомобили высшего класса оборудуются восьмицилиндровыми и двенадцатицилиндровыми двигателями, хотя встречаются двигатели с десятью цилиндрами. Большинство грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности имеют двигатели с шестью и восемью цилиндрами.

 

Блок цилиндров.

Блок цилиндров  и его головка - это самые крупные и тяжелые части двигателя, изготавливаемые с помощью литья с последующей механической обработкой. В двигателе с жидкостным охлаждением вокруг цилиндров располагаются каналы для прохода охлаждающей жидкости, которые образуют водяную рубашку.                        
 
Рис. Алюминиевый блок цилиндров двигателя V8 с запрессованными «сухими» гильзами. 

 

Долгое время  единственным материалом для изготовления блоков цилиндров служил чугун. Этот материал недорог, он обладает высокими прочностью и жесткостью при хороших литьевых качествах. Кроме того, обработанные хонингованием внутренние поверхности чугунных цилиндров обладают отличными антифрикционными свойствами и высокой износостойкостью. Существенными недостатками чугуна являются его большая масса и низкая теплопроводность. Стремление конструкторов к созданию более легких двигателей привело к разработке конструкции блоков цилиндров из алюминиевых сплавов. Алюминий значительно уступает чугуну в жесткости и износостойкости, поэтому блок из алюминия должен иметь большое количество ребер жесткости, а в качестве цилиндров обычно служат те же чугунные гильзы, которые вставляются в алюминиевый блок в процессе сборки, заливаются или запрессовываются в него при изготовлении. Если гильза цилиндра непосредственно омывается охлаждающей жидкостью, она называется «мокрой», а если нет — «сухой». Мокрые гильзы должны иметь надежное уплотнение с полостью охлаждения блока цилиндров.                                                                                        
 

Монолитные  блоки

Под монолитными  блоками понимаются конструкции  блоков цилиндров, которые не имеют  ни мокрых гильз, ни привёрнутых основных плит в форме корпуса коренных подшипников - опорной плиты. Для  получения определённых поверхностей или прочности монолитные блоки могут иметь, однако, соответствующие заливаемые части в зоне отверстий цилиндров (вставки из серого чугуна), а также заливаемые части из серого или ковкого чугуна и усиления волокном в зоне отверстий под коренные подшипники. Последние, однако, не отражают ещё состояния техники.

Блоки из двух частей (с опорной плитой)

У данной конструкции крышки коренных подшипников коленчатого  вала размещены совместно в отдельной  опорной плите. Опорная плита  соединена резьбовыми соединениями с картером и усилена залитым в алюминий шаровидным графитом с целью уменьшения люфта в коренных подшипниках, соответственно, чтобы компенсировать большее удельное температурное расширение алюминия. Таким путём достигаются чрезвычайно жёсткие конструкции блоков цилиндров. Как и у монолитных блоков цилиндров, здесь в зоне отверстий цилиндров могут также бытьпредусмотрены заливаемые части.                                                                                                          

 

 

 

 

 

 

Конструкция "Open-Deck" с отдельными, свободно стоящими цилиндрами

У данной конструкции  рубашка охлаждения открыта к  плоскости разъёма головки блока  цилиндров, и цилиндры стоят свободно в блоке цилиндров. Перенос тепла  от цилиндров к охлаждающему веществу, благодаря омыванию со всех сторон, равномерный и выгодный. Относительно большое расстояние между цилиндрами влияет, однако, у многоцилиндровых двигателей отрицательно на их конструктивную длину. Благодаря открытой кверху, относительно просто сконструированной полости для охлаждающего вещества, при изготовлении можно отказаться от применения песчаных стержней. Поэтому блоки цилиндров могут изготавливаться как методом литья под низким давлением, так и литьём под давлением.

                                  

Конструкция "Open-Deck" с вместе отлитыми цилиндрами

Логическим  выводом для уменьшения конструктивной длины блоков цилиндров со свободно стоящими цилиндрами является уменьшение расстояния между цилиндрами. Из-за сдвигания цилиндров они должны быть, однако, исполнены в совместной отливке .Это положительно влияет не только на конструктивную длину двигателей, но при этом увеличивается и жёсткость в верхней части цилиндров. Таким путём, можно, напр., у шестицилиндрового рядного двигателя сэкономить 60-70 мм на конструктивной длине. Перемычка между цилиндрами может быть при этом уменьшена на 7-9 мм. Данные преимущества перевешивают тот недостаток, что при охлаждении рубашка охлаждения между цилиндрами получается меньше.

Конструкция "Closed-Deck"

При данной концепции  блока цилиндров, в противоположность  конструкции "Open-Deck", верх цилиндров  до отверстий для входа воды со стороны головки блока цилиндров  закрыт (изобр. 1). Это влияет особенно положительно на уплотнение головки блока цилиндров. Преимущества данной конструкции имеются, в особенности, и тогда, если существующий блок цилиндров из серого чугуна должен быть переведён в алюминий. Из-за сравнимой конструкции (уплотняемая поверхность головки блока цилиндров) головка блока цилиндров и уплотнение головки блока цилиндров не должны претерпеть никаких изменений, соотв., только незначительные.

По отношению  к конструкции "OpenDeck" исполнение "Closed-Deck", естественно, труднее  изготовить. Причиной является закрытая рубашка охлаждения и из-за этого необходимый песчаный стержень рубашки охлаждения. Также выдерживание узких полей допусков толщины стенок цилиндров усложняется при применении песчаных стержней. Блоки цилиндров "ClosedDeck" могут изготавливаться как методом свободного литья в формы, так и методом литья под низким давлением.

По причине  соместно отливаемых цилиндров и  возникающей благодаря этому  более высокой жёсткости в  верхней части цилиндров данная конструкция имеет, по сравнению  с конструкцией "Open-Deck", большие резервы нагрузки.

 

Головка блока  цилиндров.

Головка блока  цилиндров закрывает сверху цилиндры и крепится к блоку с помощью  болтов или шпилек. Для того чтобы  при сборке двигателя не произошло  деформации головки блока, заворачивание крепежных элементов должно производиться с заданным усилием и в определенной последовательности. Головка блока обычно отливается из алюминиевого сплава (реже из чугуна). 
В ней полностью или частично располагаются камеры сгорания. Внутри головки выполняются впускные и выпускные каналы, каналы водяной рубашки для прохода охлаждающей жидкости и каналы смазочной системы. Каналы для подачи топливно-воздушной смеси или воздуха в цилиндры и выпуска отработавших газов проходят в каждую камеру сгорания и заканчиваются запрессованными в головку блока седлами клапанов, изготовленными из чугуна или других прочных материалов. В каждом цилиндре двигателя установлено, как минимум, по два клапана (впускной и выпускной). Клапаны прижимаются к седлам с помощью пружин. В головке блока цилиндров располагаются и другие детали газораспределительного механизма.

                

 
Рис. Головка блока  четырехцилиндрового рядного двигателя  с двумя распределительными валами и четырьмя клапанами на цилиндр 

 

Сверху головка блока закрывается крышкой, которая крепится к головке через прокладку. Крышка головки блока изготавливается из листовой стали или алюминиевого сплава. Головки блока цилиндров двигателей современных автомобилей могут иметь довольно сложную конструкцию и включать в себя большое количество деталей в зависимости от конструкции механизма газораспределения. 

Поршень.

Поршень. представляет собой сложенные воедино днище, головку и юбку, которые выполняют совершенно разные функции. Днище поршня плоской, вогнутой или выпуклой формы содержит в себе камеру сгорания. Головка имеет нарезанные канавки, где размещаются поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные). Компрессионные кольца исключают прорыв газов в картер двигателя, а поршневые маслосъемные кольца способствуют удалению излишков масла на внутренних стенках цилиндра. В юбке расположены две бобышки, обеспечивающие размещение соединяющего поршень с шатуном поршневого пальца.  

Шатун.

 

Шатун является необходимым  звеном между поршнем и коленчатым валом, обеспечивая передачу давления от сгорания горючей смеси во время рабочего хода, а также перемещение поршня во время других тактов. Таким образом, нагрузка на шатун постоянно изменяется в значительных пределах как по величине, так и по направлению. Шатун должен быть прочным, чтобы выдерживать максимальные усилия растяжения, и в то же время жестким, чтобы не изгибаться при сжатии. Жесткость при этом должна сочетаться с небольшой массой для уменьшения инерционных нагрузок. Поэтому стержни большинства шатунов делают двутавровыми в сечении. 

Коленчатый  вал.

 

 

Рис. Коленчатый вал двигателя V6 
 Коленчатый вал воспринимает усилия, передаваемые от поршней шатуном, и преобразует их в крутящий момент. Поэтому коленчатый вал должен быть прочным и жестким. 
В качестве материала для коленчатого вала используют высокопрочный чугун и сталь. Чугунные валы изготавливают методом литья, а стальные - методом ковки. Рабочие поверхности коренных и шатунных шеек коленчатого вала подвергают упрочнению с помощью термической обработки и последующей шлифовке. 
 Коленчатый вал состоит из нескольких коренных шеек, соединенных щеками с шатунными шейками. Щеки коленчатого вала продолжаются в противоположном от шейки направлении, образуя противовесы. В некоторых двигателях грузовых автомобилей используют съемные противовесы, которые крепятся к коленчатому валу болтами. Коренные шейки всегда больше в диаметре, чем шатунные. Коленчатый вал будет более жестким, если коренные и шатунные шейки перекрывают друг друга при взгляде с торца вала.

Маховик.

 

Различают следующие виды конструкции маховиков:

• сплошной;
• двухмассовый;
• облегченный.

Маховик сплошной конструкции. Это массивный диск диаметром от 30 до 40 сантиметров, выполненный из чугуна. На внешнюю поверхность диска напрессован стальной зубчатый венец, обеспечивающий проворачивание коленчатого вала при запуске двигателя с помощью стартера. С одной стороны маховика выполнена ступица для крепления к фланцу коленчатого вала, другая сторона играет роль ведущего диска сцепления.

При работе двигателя  на разных оборотах коленчатый вал  постоянно закручивается и раскручивается, т.е. подвергается крутильным колебаниям. В двигателе применяются гасители крутильных колебаний. Одной из таких систем является маховик особой конструкции – т.н. двухмассовый маховик (другое название –демпферный маховик). 
 

                       

Облегченный маховик используется при тюнинге двигателя. Перераспределение массы маховика к краям диска позволяет уменьшить его массу до 1,5 кг и в свою очередь уменьшить момент инерции. С применением облегченного маховика двигатель быстрее достигает максимальных оборотов, соответственно имеет лучшую разгонную динамику, а также наблюдается увеличение мощности до 5%.

 

                           Схемы расположения цилиндров в двигателях различной компоновки: 
а — рядный четырехцилиндровый; 
б — V-образный шестицилиндровый; 
в — оппозитный четырехцилиндровый; 
г — VR-двигатель шестицилиндровый;  
д и е — W-образные 12-цилиндровые двигатели; 
α — угол развала