Цилиндры и блок-картеры
Категория:
Автомобили и трактора
Публикация:
Цилиндры и блок-картеры
Читать далее:
Головка цилиндров двигателя
Цилиндры и блок-картеры
Цилиндр вместе с поршнем и головкой цилиндра образуют замкнутый объем, в котором совершается рабочий цикл двигателя. Внутренняя поверхность стенок цилиндра служит направляющей при движении поршня.
Цилиндры могут быть изготовлены каждый в отдельности, как, например, у двигателей Д-21 и Д-37М, или в общей отливке — блоке цилиндров.
Блоки или отдельные цилиндры крепятся к остову двигателя — картеру, внутри которого установлен коленчатый вал.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Картер двигателя представляет собой массивную неподвижную металлическую деталь, которая несет на себе все основные узлы и детали двигателя.
В картере находятся подшипники коленчатого и распределительного валов, оси и валы шестерен приводов разных механизмов и другие детали. Снизу картер закрыт поддоном, который служит резервуаром для масла.
Картер может быть выполнен в общей отливке с блоком, как это имеет место на большинстве двигателей СМД-14*, Д-50, AM-01, АМ-41, ЯМЗ-238НБ, ГАЗ-53, ЗИЛ-130 и некоторых других. Такие отливки называются блок-картерами, они сообщают конструкции большую жесткость.
Рис. 1. Дизель СЛАД-14: 1 — головка цилиндров; 2 — водяная рубашка блок-картера; 3 — валик декомпрессора; 4 — сапун; 5 — гайка; 6 — шпилька; 7 — впускной клапан; 8 — пружины клапана; 9 — штанга толкателя; 10 — водоотводная труба; 11 — форсунка; 12 — вихревая камера; 13 — прокладка головки цилиндров; 14 — гильза цилиндра: 15 —толкатель; 16 — распределительный вал; 17 — блок-картер; 18 — шестерня распределительного вала; 19 — шестерня промежуточная; 20 — передняя опора дизеля; 21 — счетчик моточасов;22 — шкив; 23 — шестерня коленчатого вала; 24 — ведущая шестерня привода масляного насоса; 25 — ведомая шестерня привода масляного насоса; 26 — масляный насос; 27 — коленчатый вал; 28 — маслозаборник; 29 — поддон картера; 30 — упорное полукольцо; 31 — крышка шатуна; 32 — шатун; 33 — поршневой палец; 34 — поршень; 35 — стенка блок-картера; 36 — верхний вкладыш коренного подшипника; 87 — крышка пятого коренного подшипника; 38 — нижний вкладыш коренного подшипника; 39 — картер маховика; 40 — венец маховика; 41 — маховик; 42 — боковая крышка блок-картера
Блок-картеры отливают из серого чугуна (СМД-14, ЗИЛ-130) и алюминиевого сплава (ГАЗ-53, ГАЗ-21 А).
Чугунные блоки обладают достаточной прочностью и сравнительно дешевы. Блоки из алюминиевого сплава легко обрабатываются, значительно легче чугунных, однако дороже их.
При V-образной конструкции блок-картера ряды цилиндров обычно расположены под углом 90° между их осями. Такое расположение цилиндров уменьшает вес и габариты двигателя по длине и высоте и повышает жесткость конструкции. Последнее снижает возможность появления нежелательных деформаций блок-картера и других деталей двигателя.
Рис. 2. Детали двигателя Д-37М: 1 — крышка клапанов; 2, 5, 8 — прокладки; 3 — головка цилиндра; 4 — цилиндр; 6 — шпилька; 7 — картер; 9 — поддон картера; 10 — ребра цилиндра
Конструкция цилиндров в основном определяется способом охлаждения.
К верхней обработанной плоскости блок-картера на шпильках крепится головка цилиндров. В стенках блок-картера расположены каналы для подвода масла к трущимся поверхностям деталей и отверстия для установки деталей. На внутренних и наружных поверхностях стенок имеются обработанные площадки для крепления различных деталей и механизмов.
Рис. 3. Блок-картер двигателя ЗИЛ-130: 1 — блок-картер; 2 — крышка распределительных шестерен; 3 — крышка коренного подшипника; 4 — картер маховика
Рис. 4. Блок-картер дизеля СМД-14: 1 — гильза цилиндра; 2—шпилька крепления головки цилиндров; 3 — верхняя половина корпуса уплотнения: 4 — сальник; 5 — штифт; 6 и 7 — прокладки; 8— нижняя половина корпуса уплотнения; 9 — блок-картер; 10, 11, 13, 15 и 19 — крышки коренных подшипников; 12, 14 – упорные полукольца; 16 — шпилька коренного подшипника: 17 — стопорная шайба; 18—гайка; 20— втулка переднего подшипника распределительного вала; 21 — прокладка боковой крышки; 22— уплотнительное кольцо гильзы цилиндра; 23 — боковая крышка
Конструкция блок-картера зависит от расположения клапанов. В двигателях с нижним расположением клапанов в блок-картере имеется боковой прилив для их размещения, называемый клапанной коробкой, а в верхней стенке блок-картера сбоку каждого цилиндра сделаны клапанные отверстия. Такая конструкция применена в двигателях ГАЗ-52-01 и П-23.
В двигателях с верхним расположением клапанов последние помещаются в головке цилиндров, в результате чего конструкция блок-картера упрощается. Такая конструкция применена в двигателях СМД-14, Д-50, AM-01, АМ-41, ЯМЗ-238НБ, Д-21, Д-130, ГАЗ-53 и некоторых других.
Внутреннюю тщательно отполированную поверхность цилиндра называют зеркалом цилиндра. Точная обработка этой поверхности (ее овальность и конусность должны быть не более 0,02 мм) обеспечивает легкость движения поршня и плотное прилегание его к цилиндру.
Блок-картеры выполняются со вставными гильзами из легированных чугунов, обладающих большой износостойкостью и высокими механическими качествами. Применение вставных гильз позволяет увеличить срок службы блок-картера (путем замены изношенных гильз новыми) и упрощает его отливку.
Рис. 5. Продольный (а) и поперечный (б) разрезы двигателя ГАЗ-52-01: 1 — головка цилиндров; 2 — водяная рубашка; 3— свеча; 4 — камера сгорания; 5 — пружина клапана; 6— толкатель; 7 — маховик; 8 — венец маховика; 9 — пробка; 10 — коленчатый вал; 11— крышка коренного подшипника; 12—шатун; 13 — шестерня коленчатого вала; 14 — шкив коленчатого вала; 15 — вентилятор; 16 — водяной насос; 17 — клапан; 18—провод к свече; 19— гайка; 20 — шпилька; 21 — прокладка головки цилиндров; 22 — блок-картер; 23 — прерыватель-распределитель; 24 — фильтр грубой очистки масла; 25 и 29 — маслопроводы; 26 — сетка маслоприемника; 27 — маслоприемник; 28 — поддон картера; 30 — масляный насос; 31 — поршень; 32 — втулка клапана
Рис.
6. Гильзы цилиндров:
а — гильза цилиндра двигателя Д-50; б — установка мокрой гильзы цилиндра двигателя Д-50 в блок-картер; в — установка су.хой гильзы цилиндра в блок-картер; а — установка мокрой гильзы цилиндра двигателя ГАЗ-21А в блок-картер: 1,3 — установочные пояса гильзы; 2— зеркало гильзы цилиндра; 4 — буртик; 5 — водяная рубашка блок-картера; 6 — прокладка головки цилиндров; 7 — гильза цилиндра; 8 — блок-картер; 9 — уплотняющее резиновое кольцо; 10 — вставка
Гильзы называются мокрыми, если они омываются охлаждающей жидкостью с наружной стороны, или сухими, если они установлены в предварительно расточенный цилиндр блок-картера.
Сухие гильзы применялись в автомобильных двигателях ЯМЗ (двухтактных) , а мокрые — в двигателях СМД-14, Д-50, АМ-41 и АМ-01 и др. Толщина стенок сухих гильз составляет 2—4 мм, мокрых — 6—8 мм.
Наибольший износ наблюдается в верхней части цилиндра, находящейся под воздействием высоких температур и коррозионного влияния отработавших газов.
Для уменьшения износа в верхнюю часть цилиндров двигателей ГАЗ-52-01 (рис. 41) и гильзы 7 (рис. 42, а) цилиндров двигателей ГАЗ-21А, ГАЗ-24, ГАЗ-53 и ЗИЛ-130 запрессованы короткие вставки, изготовленные из антикоррозионного (кислотоупорного) чугуна.
Цилиндры двигателей с воздушным охлаждением (Д-21 и Д-37М) крепятся на шпильках к картеру и гильз не имеют.
У многих двигателей для повышения износостойкости внутреннюю поверхность гильз подвергают закалке на глубину 1,5—3 мм с нагревом токами высокой частоты.
Мокрую гильзу в гнездо блок-картера устанавливают так, чтобы предотвратить утечку жидкости из водяной рубашки в гильзу и поддон картера. Кроме того, гильзе должна быть обеспечена возможность изменения длины при нагревании и охлаждении.
На рисунке 6, б показана установка мокрой гильзы цилиндра в блок-картер двигателя Д-50. Нижним пояском буртик опирается на основание цилиндрической выемки в верхней плоскости блок-картера. На нижнем поясе блок-картера сделана кольцевая канавка, в которую закладывают уплотняющее резиновое кольцо.
После установки гильзы цилиндрические поверхности ее буртика и выемки на верхней плоскости блок-картера не должны соприкасаться.
В двигателях ГАЗ-21А уплотняющее резиновое кольцо установлено между основанием нижнего выступа блок-картера и опорной поверхностью нижнего установочного пояса гильзы цилиндров.
В двигателе ГАЗ-53 гильза цилиндра не имеет верхнего опорного буртика, а между основанием нижнего выступа блок-картера и опорной поверхностью нижнего буртика гильзы цилиндра устанавливается медная кольцевая прокладка.
Конструкция мокрых гильз и их установка в блок-картеры у других отечественных двигателей мало отличаются от рассмотренных выше.
В передней и задней стенках нижней части блок-картеров, а часто и в средних вертикальных перегородках его размещаются коренные подшипники коленчатого вала.
К нижней части блок-картера крепится на болтах поддон, служащий резервуаром для масла.
Что такое автомобильный картер? Особенности и назначение
24 июля 2021
Car.ru
Некоторые устройства в автомобиле, такие как двигатель, коробка передач или сцепление, могут быть облачены в корпус, называемый также картером.
Фото: Car.ruCar.ru
Его задачей становится защита внутренних элементов от получения повреждений, хранение масла и просто в качестве платформы для крепления отдельных деталей устройства.
Видео дня
Изобретение картера. Появлением своим такое устройство обязано англичанину Джону Харрисону Картеру.
В 1889 году этот инженер создал корпус, назначением которого была защита цепи от велосипеда Sunbeam. В самом изделии хранилось масло, а также выполнялась смазка цепи и защита от нежелательного воздействия.
Постепенно картер стали применять и в автомобильной технике, и можно смело говорить, что он стал ее неотъемлемой частью. Подобные детали применяются практически на всех деталях машины, где есть масло и, прежде всего, на моторе.
Картер мотора автомобиля. Чаще всего под термином «картер» подразумевается именно корпус мотора. Это защитная оболочка, укрывающая блок цилиндров, разного рода валы и содержащая масляный поддон. Конструкция кожуха мотора же во многом будет зависеть от самой силовой установки.
В моторах небольшого размера корпус нередко собирает детали в один общий агрегат, называющийся блок-картер. Часто в его составе находятся и гильзы цилиндров. Помимо этого, корпус легкого двухтактного мотора, состоящего из нескольких цилиндров, делится на легкие герметичные блоки, связанные со своими цилиндрами посредством особых каналов.
При такой конструкции смазка силовой установки осуществляется двухтактной смесью, которая добавляется в топливо.
А уже для моторов, имеющих средние размеры, или же в тяжеловесной категории, нашлось применение для технологии, получившей название сухого картера. Таким картером оборудованы спортивные машины и крутые внедорожники.
Картер сухого типа имеют и некоторые мотоциклы. Использование такой конструкции имеет смысл, когда размещение масляного поддона в корпусе мотора довольно проблематично, либо же на моделях, предназначенных для движения по бездорожью, а также гонок эндуро. Даже если положить такой мотоцикл набок, у него не будет недостатка в масле.
Из чего сделан картер? Основными материалами для него становятся алюминий или сталь. До этого активно использовался и чугун, но сейчас это редкость. На некоторых машинах европейского производства могут встречаться картеры с элементами из термостойкого пластика. В некоторых случаях для повышения жесткости корпус может быть добавлен ребрами.
Поддон для масла отливается из алюминия, либо создается из стали методом штамповки. Если такая емкость сделана из алюминия, то она лучше охлаждает мотор, но стоит дороже, имеет меньшую прочность и слабые возможности для ремонта.
Трансмиссионные картеры. У современных машин картеров может быть несколько, причем в большинстве своем они принадлежат к трансмиссии. Каждый из таких картеров имеет собственное назначение и особенности конструкции.
Картеры КПП. Это кожух коробки передач, а в машине с передним приводом – еще и раздаточная коробка.
Картер ведущего моста. Объединяет в себе межколесный или межосевой дифференциал, главную и другие передачи, а также колесный редуктор при его наличии. Бывает разрезным или неразъемным.
Заключение. Картеры бывают разных видов, но для всех них требуется уход, отличающийся по степени сложности. Наибольшую из всех деталей уязвимость имеет поддон для масла, поэтому за ним нужно присматривать особенно. Стандартные картеры имеют большую надежность, но о них также забывать не следует.
Автоэксперт,Джон Харрисон,
Блок цилиндров | Энциклопедия MDPI
Блок цилиндров представляет собой интегрированную конструкцию, включающую цилиндр(ы) поршневого двигателя и часто некоторые или все связанные с ними окружающие конструкции (каналы для охлаждающей жидкости, впускные и выпускные каналы и порты, а также картер). Термин « блок цилиндров » часто используется как синоним «блока цилиндров» (хотя технически можно провести различие между блочными цилиндрами как отдельным блоком и конструкциями блока цилиндров с еще большей интеграцией, которые также включают картер). С точки зрения основных элементов машин различные основные части двигателя (такие как цилиндр(ы), головка(и) цилиндров, каналы охлаждающей жидкости, впускные и выпускные каналы и картер) концептуально различны, и все эти элементы могут быть изготавливаются в виде отдельных частей, которые соединяются болтами. Такая конструкция была очень широко распространена в первые десятилетия коммерциализации двигателей внутреннего сгорания (1880–1919 гг.
).20s), и он до сих пор иногда используется в определенных приложениях, где он остается выгодным (особенно для очень больших двигателей, а также для некоторых небольших двигателей). Однако это больше не является обычным способом создания большинства бензиновых и дизельных двигателей, потому что для любой данной конфигурации двигателя существуют более эффективные способы проектирования для производства (а также для обслуживания и ремонта). Обычно они включают интеграцию нескольких элементов станка в одну отдельную деталь и выполнение изготовления (например, литье, штамповка и механическая обработка) нескольких элементов в одной установке с одной системой координат станка (станка или другой части производственного оборудования). Это снижает себестоимость единицы продукции (и/или технического обслуживания и ремонта). Сегодня большинство двигателей для легковых автомобилей, грузовиков, автобусов, тракторов и т. д. построены с довольно высокоинтегрированной конструкцией, поэтому слова «моноблочный» и «единый блок» редко используются при их описании; такая конструкция часто является неявной.
Таким образом, термины «блок двигателя», «блок цилиндров» или просто «блок» можно услышать в гараже или на улице.
1. Контекст разработки
Переход от широкого использования отдельных элементов (через отдельные отливки) к широкой интеграции элементов (например, в большинстве современных блоков двигателя) был постепенным прогрессом, прошедшим через различные этапы разработки моноблочных двигателей, в которых некоторые элементы были интегрированы, а другие остались дискретными. Эта эволюция происходила на протяжении всей истории поршневых двигателей, и здесь и там сосуществовали различные экземпляры каждой концептуальной вариации. Увеличение распространенности все более интегрированных конструкций зависело от постепенного развития литейного производства и методов механической обработки для массового производства. Например, практичный недорогой двигатель V8 был невозможен до тех пор, пока Форд не разработал методы, используемые для создания двигателя Ford с плоской головкой V8, которые вскоре также были распространены в обществе в целом.
Сегодня литейные и механические процессы для производства двигателей обычно высоко автоматизированы, и несколько квалифицированных рабочих управляют изготовлением тысяч деталей.
2. Цилиндры, объединенные в один или несколько блоков цилиндров
Цилиндры отлиты тремя парами.
Цилиндры отлиты в два блока по три
Перевернутый авиадвигатель DB 605 времен Второй мировой войны с моноблочными блоками цилиндров и головками. CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=206469
Блок цилиндров представляет собой узел, состоящий из нескольких цилиндров (включая их стенки цилиндров, каналы охлаждающей жидкости, гильзы цилиндров, если любой и так далее). В первые десятилетия разработки двигателей внутреннего сгорания моноблочная конструкция цилиндра была редкостью; цилиндры обычно отливались индивидуально. Объединение их отливок в пары или тройки было ранней победой моноблочной конструкции.
Каждый ряд цилиндров V-образного двигателя (т. е. каждая сторона V-образного двигателя) обычно состоял из одного или нескольких блоков цилиндров до 1930-х годов, когда были разработаны методы массового производства, позволившие создать современный форм-фактор с наличием обоих рядов плюс картер полностью интегрирован.
Блок цилиндров с мокрой гильзой имеет полностью съемные стенки цилиндра, которые входят в блок с помощью специальных прокладок. Их называют «мокрыми гильзами», потому что их внешние стороны вступают в непосредственный контакт с охлаждающей жидкостью двигателя. Другими словами, вкладыш представляет собой всю стену, а не просто рукав. Преимущества заключаются в том, что охлаждающая жидкость нагревается быстрее при холодном запуске, сокращая время обогащения топлива, что приводит к снижению расхода топлива и более быстрому прогреву отопителя автомобиля. Другие имеют меньший вес и объем. Конструкции мокрых вкладышей популярны у европейских производителей, в первую очередь у Renault и Peugeot, которые продолжают использовать их до сих пор.
Сухая гильза В конструкциях используется либо материал блока, либо дискретная гильза, вставленная в блок для формирования основы стенки цилиндра. Внутрь вставляются дополнительные гильзы, которые снаружи остаются «сухими», окруженными материалом блока. В конструкциях вкладышей с мокрым или сухим покрытием вкладыши (или втулки) могут быть заменены, что потенциально позволяет проводить капитальный ремонт или восстановление без замены самого блока; но на самом деле их трудно снимать и устанавливать, и для многих применений (например, для большинства автомобилей и грузовиков последних моделей) двигатель никогда не подвергается такой процедуре за свой срок службы. Скорее всего, его утилизируют, а новое оборудование — двигатель или весь автомобиль — заменит его.
3. Блоки цилиндров и картер интегрированы
Двигатель с плоской головкой, цельным блоком цилиндров и картером. Голова наклонена вверх, чтобы открыть колоду. Этот пример типичен для двигателей 1930–1950-х годов.
Технология литья на заре двигателей внутреннего сгорания позволяла надежно отливать либо большие отливки, либо отливки со сложными внутренними стержнями, позволяющими использовать водяные рубашки, но не то и другое одновременно. В большинстве ранних двигателей, особенно с более чем четырьмя цилиндрами, цилиндры были отлиты в виде пар или троек цилиндров, а затем прикреплены болтами к единому картеру.
По мере совершенствования методов литья весь блок цилиндров из 4, 6 или 8 цилиндров можно было отливать как один. Это была более простая конструкция, а значит, и менее дорогая (в расчете на единицу) в изготовлении. Для рядных двигателей это означало, что теперь один блок цилиндров мог включать всех цилиндров плюс картер. Моноблочные рядные четверки, необычные, когда Ford Model T был представлен с одним в 1908 году, стали обычным явлением в течение следующего десятилетия, а вскоре после этого последовали моноблочные рядные шестерки. К середине 1920, оба были обычным явлением, а рядные шестерки General Motors (наряду с другими особенностями, которые отличали различные марки и модели GM от Model T) отбирали долю рынка у Ford.
(Все это были конструкции с плоской головкой.) В течение того десятилетия в двигателях V сохранялась отдельная отливка блока для каждого ряда цилиндров, при этом оба были прикреплены болтами к общему картеру (сам по себе это отдельная отливка). В целях экономии в некоторых двигателях использовались одинаковые отливки для каждого ряда, левого и правого. [1] Сложные воздуховоды, необходимые для впуска и выпуска, были слишком сложными, чтобы можно было интегрировать банки, за исключением нескольких редких двигателей, таких как узкоугольный двигатель Lancia 22½° V12 1919 года, в котором удалось использовать цельнолитой блок для оба берега. [2] Препятствия, связанные с интеграцией V-образных рядов в обычные доступные автомобили, были впервые преодолены Ford Motor Company с выпуском Ford Flathead V-8, представленного в 1932 году и ставшего первым V-8 с одним двигателем. блочное литье, впервые поместив доступный V-8 в доступный автомобиль. [3]
Общая водяная рубашка моноблочной конструкции позволяла уменьшить расстояние между цилиндрами.
Моноблочная конструкция также улучшила механическую жесткость двигателя на изгиб и все более важную крутильную крутку по мере увеличения количества цилиндров, длины двигателя и номинальной мощности.
Большинство производимых сегодня двигателей, за исключением некоторых необычных V-образных или радиальных двигателей, представляют собой моноблок картера и всех цилиндров. В таких случаях юбки рядов цилиндров образуют своего рода область картера, которую до сих пор часто называют картером, несмотря на то, что она больше не является отдельной частью.
Блоки цилиндров обычно отливают либо из подходящего сорта железа, либо из алюминиевого сплава. Алюминиевый блок намного легче по весу и имеет лучшую теплоотдачу к теплоносителю, но железные блоки сохраняют некоторые преимущества и продолжают использоваться некоторыми производителями. Использование стальных гильз цилиндров и вкладышей подшипников сводит к минимуму эффект относительной мягкости алюминия. В некоторых конструкциях двигателей вместо гильз цилиндров используется плазменное термическое напыление проволочной дугой для снижения веса. Они также могут быть изготовлены из чугуна с уплотненным графитом (CGI), например, некоторые дизельные двигатели от Navistar International. [4]
4. Комбинированный блок, головка и картер
В маломощных двигателях Honda потребительского класса семейства GC используется моноблочная конструкция, в которой головка блока цилиндров, блок и половина картера имеют одну и ту же отливку, Хонда назвала его «униблоком». [5] Одной из причин этого, помимо стоимости, является уменьшение общей высоты двигателя. Благодаря конструкции OHC с воздушным охлаждением это возможно благодаря современным технологиям литья алюминия и отсутствию сложных полых пространств для жидкостного охлаждения. Клапаны расположены вертикально, что позволяет производить сборку в ограниченном пространстве. С другой стороны, выполнение элементарного ремонта становится настолько трудоемким, что двигатель можно считать одноразовым. Коммерческие двигатели семейства Honda GX (и многие их популярные подделки) имеют более традиционную конструкцию: единый картер и отливка цилиндра с отдельной головкой блока цилиндров.
Honda производит множество других моноблоков головки блока цилиндров под несколькими названиями, например, серия GXV. Все они могут быть внешне идентифицированы прокладкой, которая делит коленчатый вал пополам под углом приблизительно 45°.
Выход из строя выпускного клапана является распространенным явлением и, благодаря моноблочной конструкции, настолько трудоемок в ремонте, что двигатель обычно выбрасывается.
5. Блок двигателя, картер трансмиссии и картер заднего моста в качестве элементов рамы
Во многих конструкциях сельскохозяйственных тракторов блок двигателя, картер трансмиссии и картер заднего моста используются в качестве элементов рамы. Вероятно, первым был трактор Fordson, но за ним последовали многие другие. Как и во многих других случаях интеграции компонентов в меньшее количество отливок, движущей силой была более низкая себестоимость единицы продукции.
Мастерская по ремонту блоков цилиндров. Автор Visitor7 — собственная работа, CC BY-SA 3.
0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=25644142
Контроль давления в картере двигателя внутреннего сгорания: моделирование GT-Power
%PDF -1,7 % 1 0 объект > эндообъект 2 0 объект >поток 2015-08-18T19:04:50-07:002015-08-18T19:04:49-07:002015-08-18T19:04:50-07:00Заявитель ПриложениеPDF Pro 5.5uuid:85ac21a3-a0c8-11b2-0a00- 782dad000000uuid:85ad6e42-a0c8-11b2-0a00-402c045bfd7fapplication/pdf
