Лекция 14. Корпусные элементы двигателей внутреннего

Сгорания

Корпус двигателя состоит из элементов, на которых монтируются его механизмы, а также опоры, с помощью которых ДВС устанавливается на автомобиль или другую машину. Он состоит из цилиндров или блока цилиндров и картера, состоящего из самого картера, на который крепятся блок цилиндров или отдельные цилиндры крышек коренных подшипников и масляного поддона.

Головки цилиндров с помощью болтов устанавливаются на блок, а стык между ними называется газовым стыком и уплотняется прокладкой.

Некоторые конструкции выполнены с моноблочным корпусом.

На конструкцию корпуса влияют:

1. Большие циклические нагрузки от газовых и инерционных сил.

2. Высокая температура, давление при больших градиентах температур по объему.

3. Значительные скорости движения сопряженных поверхностей цилиндров поршневой группы и подшипниковых узлов при больших удельных давлениях.

4. Коррозионное и эрозионное воздействие от окружающей среды и от рабочего тела во внутрицилиндровом пространстве.

Кроме того, от корпуса требуется максимальная жесткость конструкции и минимальная масса. Обычно она составляет 25...30 % от массы всего двигателя.

Корпус ДВС состоит (рис. 14.1) из 1 – блока цилиндров, в котором двигаются поршни, картера 2, в котором на подшипниках расположен коленчатый вал и поддона 3 для сбора масла.

Блок цилиндров

Блок цилиндров может выполняться литым вместе с картером из чугуна или отдельно блоком нескольких цилиндров или (при воздушном охлаждении) в виде отдельных цилиндров, монтируемых на картере с помощью стяжных болтов или несущих шпилек (рис. 14.1, б).

На блоке цилиндров расположен либо блок головок цилиндров, либо отдельные головки (рис. 14.1, а), закрывающие сверху цилиндры. В головках цилиндров обычно расположены клапаны, кулачковые валы и другие элементы механизма газораспределения.

Картер является основной несущей частью корпуса ДВС, обеспечивающей жесткость всей конструкции. В нем на оребренных перегородках расположены подшипники коленчатого вала. Крышки подшипников обычно расположены ниже линии разъема с поддоном и крепятся болтами или шпильками (рис. 14.1, б). Иногда крышку или подвеску стягивают горизонтальными шпильками (рис. 14.1, в) для увеличения жесткости. На нижнем фланце картера расположены четыре прилива, которыми двигатель опирается на раму автомобиля через амортизационные подушки. При нижнем расположении кулачкового валика механизма газораспределения в картере размещены его подшипники.

Поддон обычно штампуют из листовой стали. Иногда крышку коренных опор коленчатого вала объединяют в монолитную конструкцию коробчатой формы, называемую постельной плитой.

При жидкостном охлаждении цилиндров применяют конструкции с несущей рубашкой, несущими силовыми шпильками или с несущим блоком цилиндров.

Применение цельнолитого блока цилиндров с рубашкой водяного охлаждения обеспечивает высокую прочность и жесткость блок-картера, уменьшает габариты и массу, сокращает объем механической обработки. Однако необходимо обеспечить повышенную износостойкость зеркала цилиндра за счет хонингования и особых покрытий для удержания масла на поверхности зеркала. Выход из строя одного цилиндра приводит к необходимости замены всего блока. Блоки цилиндров с вставными гильзами, сухими и мокрыми представлены на рис. 14.2. Сухие гильзы с опорными буртами запрессовывают в блок или устанавливают по скользящей посадке.

Мокрые гильзы (см. рис. 14.2) также запрессовываются в блок до опорного фланца 1, который может быть в верхней, средней или нижней части гильзы. Более низкое расположение фланца улучшает охлаждение наиболее нагруженной термически верхней части гильзы. Для уменьшения деформации от боковой силы поршня N служат два пояска 2, а для герметизации рубашки в канавках у поясков помещают уплотнительные кольца из фторкаучука, фторугольно-водородного каучука или из резины.

Верхний посадочный пояс располагают так, чтобы при положении поршня в ВМТ его днище находилось на уровне жидкости в рубашке.

Верхний торец гильзы должен выступать на 0,05…0,15 мм над поверхностью блока для обеспечения надежной герметизации газового стыка.

Толщина стенок гильз 5…8 мм. Длина цилиндра должна обеспечивать движение противовесов и шатуна, допускается выход нижнего края юбки в НМТ на величину 0,2D, если это не мешает нижнему маслосъемному кольцу. Высота водяной рубашки ограничивается осью пальца, что составляет около 70 % хода поршня S. Гильзы цилиндров изготавливают центробежным литьем из серых малолегированных чугунов перлитной структуры со среднепластинчатым графитом с добавками хрома, молибдена, фосфора, меди, ванадия для повышения износокоррозионной стойкости или из азотируемых сталей.

Для снижения угара масла и повышения износостойкости на зеркале цилиндра создают особый рельеф методом накатки или хонингования.