Сравнение дизеля и бензинового двигателя
Детали устройства дизеля (Рисунок. 8.1) отличаются от тех же деталей бензинового двигателя одинаковой мощности большим весом и габаритами. Это обусловлено тем, что детали дизеля испытывают большие динамические нагрузки и более концентрированные усилия из-за более высокого давления в камере сгорания (Рисунок. 8.1). Давление в камере сгорания дизеля более высокое из-за повышенной степени сжатия. В бензиновом двигателе степень сжатия ограничена развитием детонационных процессов при сгорании горючей смеси и стабильностью угла опережения зажигания. В дизеле же степень сжатия может быть от 14:1 до 24:1, так как сжимается только воздух. Степень сжатия дизеля является одним из факторов, определяющих его КПД.
8.1. Дизель жидкостного охлаждения (фирма Cummins): 1. Выпускной коллектор; 2. Головка цилиндров; 3. Крейцкопф; 4. Коромысло; 5. Валик коромысел; 6. Толкатель; 7. Впускной коллектор; 8. Головка цилиндров; 9. Форсунка; 10. Болт головки цилиндров; 11. Толкатель; 12. Распредвал; 13. Масляный фильтр; 14. Масляный поддон; 15. Масляный насос; 16. Коленвал; 17. Шатун; 18. Насос охлаждающей жидкости; 19. Поршневой палец; 20. Маслоохладитель; 21. Поршень; 22. Гильза; 23. Блок цилиндров; 24. Турбокомпрессор
Скорость вращения коленвала бензинового двигателя ограничена количеством всасываемого воздуха. Число оборотов бензинового двигателя регулируется заслонкой, задающей количество воздуха, подаваемого в цилиндры. Количество воздуха определяет и количество бензина, смешиваемого с воздухом, поэтому, обороты двигателя ограничены. Бензиновый двигатель легче запускается в холодную погоду, так как бензин более летучий, а вращающий момент, который необходимо прикложить к коленвалу, меньше чем у дизеля.
Поршни и кольца
Поршни изготавливаются из алюминиевого сплава или чугуна. Поршневые кольца изготавливаются из чугуна, компрессионные кольца обычно хромируются. Поршень и кольца являются составными частями камеры сгорания. Помимо основной функции передачи усилия на коленвал через шатуны, эти детали должны отводить тепло к стенкам цилиндра и к водяной рубашке.
[Информация скопирована с сайта www.autoinstruction.ru]
Шатуны
Шатуны изготавливаются из штампованной термообработанной стали. Шатуны передают усилия от поршня на коленвал. В верхней части шатуна имеется головка с отверстием и втулкой, в которую вставляется поршневой палец. Нижняя часть шатуна крепится к шейке коленвала. Эта часть разъемная, в крышку и в тело шатуна вставляются шатунные подшипники.
Стенки (гильзы) цилиндров
Гильза (или стенка) цилиндра образует стенку камеры сгорания. Если стенка цилиндра находится в прямом контакте с охлаждающей жидкостью, то ее называют "мокрой" стенкой (wet sleeve). Если стенка не входит в прямой контакт с охлаждающей жидкостью (например в цилиндр вставляется гильза), то ее называют "сухой" стенкой (dry sleeve). Эффективный отвод тепла обеспечивается при надежном контакте стенки цилиндра с жидкостью или блоком цилиндров. "Мокрая" стенка имеет специальные уплотнители в нижней части. В верхние части гильза уплотняется прокладкой головки цилиндров, которая ложится на тщательно обработанные поверхности разъемной плоскости блока цилиндров и торцов гильз цилиндров.
Коленвал
Коленвал изготавливается из кованой стали. В коленвале с высокой точностью выполнены коренные и шатунные шейки, которые закалены и полированы (Рисунок. 8.2). Коленвал сбалансирован. На части коленвалов предусмотрены балансирующие противовесы (или сверления). Смазка коренных и шатунных шеек обеспечивается через сквозные отверстия в внутри коленвала. Для уменьшения осевого люфта коленвала используются упорные полукольца.
8.2. Коленвал и дополнительные детали: 1. Ведущая шестерня; 2. Шатунные шейки; 3. Верхние вкладыши; 4, 6. Упорные полукольца; 5. Сверления для балансировки; 7. Нижние вкладыши; 8. Коренные шейки
Маховик
Маховик предназначен для сглаживания ударных нагрузок коленвал. Маховик одновременно является деталью для монтажа сцепления и для передачи вращения к трансмиссии (через трущуюся кольцевую поверхность и фрикционный диск сцепления), а также для пуска двигателя стартером, который вращает маховик за зубчатый венец.
Виброгаситель
Диск виброгасителя противодействует крутильным колебаниям, возникающим из-за переменного усилия, действующего на поршень (от 3 до 10 тонн). Крутильные колебания порождают периодически действующую силу, которая возникает во время каждого рабочего хода. Если частота воздействия силы приближается к частое вращения коленвала, то двигатель начнет работать неустойчиво, а коленвал может выйти из строя. Диск виброгасителя имеет конструкцию поглощающую вибрации (например, диск изготавливается из вязкого материала, или резины) и устанавливается в носовой части коленвала (Рисунок. 8.3).
8.3. Виброгаситель: 1. Шкив коленвала; 2. Виброгаситель
Головка цилиндров и клапаны
Головка цилиндров литая (Рисунок. 8.4). Внутренние поверхности головки являются верхними стенками камеры сгорания. Головка цилиндров может быть единой на два, три, четыре или шесть цилиндров. В головке цилиндров может быть предусмотрено два или четыре клапана на каждый цилиндр. В головку цилиндров запрессованы направляющие втулки и седла впускных и выпускных клапанов.
8.4. Головка цилиндров дизеля фирмы Cummins Engine Inc.: 1. Опорная шайба; 2. Регулировочный винт; 3. Контргайка; 4. Крейцкопф; 5. Направляющая крейцкопфа; 6. Направляющая втулка; 7, 8. Заглушка; 9. Штифт; 10. Головка цилиндров; 11. Седло впускного клапана; 12. Впускной клапан; 13. Уплотнители; 14. Прокладка; 15. Выпускной клапан; 16. Седло клапана; 17. Заглушка; 18. Седло уплотнителя форсунки; 19. Шайба; 20. Болт головки цилиндров; 21. Пружина; 22. Тарелка пружины; 23. Сухари
Механизм газораспределения: привод, распредвал и клапанный механизм
Механизм газораспределения (рисунок 8.5) передает вращение распредвалу, обеспечивая в то же время их вращение в строго определенных фазах. Распредвал вращается на опорных шейках, которые опираются на подшипники скольжения. Вращательное движение распредвала передается толкателям, от которых приводятся в действие коромысла, качающиеся на валиках. Коромысла заставляют открываться и закрываться клапаны. На верхнеклапанных дизелях (распредвал расположен над стержнями клапанов) привод клапанов обеспечивается непосредственно кулачками распредвала.
8.5. Механизм газораспределения дизеля Detroit V (фирма Detroit Diesel Allison, подразделение General Motors Corporation): 1. Шестерни привода распредвала
Крышка газораспределительного механизма и крышка головки блока цилиндров
Крышка газораспределительного механизма закрывает детали этого механизма, коленвал и валы привода различных агрегатов двигателя. На некоторых двигателях в крышке газораспределительного механизма установлены подшипники или опоры валов промежуточных роликов (шестерен) и валика топливного насоса впрыска топлива. Крышка головки блока цилиндров закрывает верхнюю часть головки цилиндров и клапанный механизм.
Прокладки и уплотнители
Прокладки и сальники используются для герметизации стыков различных деталей.
Вспомогательные системы дизеля
К этим системам относятся: система охлаждения, система смазки, система впрыска топлива, система подачи воздуха и выхлопная система.
Система охлаждения
Система охлаждения (рисунок 8.6) обеспечивает поддержание нормальной рабочей температуры дизеля (88'С). В систему охлаждения входят насос охлаждающей жидкости, радиатор, вентилятор и каналы внутри блока цилиндров и головки цилиндров.
8.6. Система охлаждения дизеля: 1. Радиатор; 2. Термостат; 3. Указатель температуры охлаждающей жидкости; 4. Коллектор; 5. Головка цилиндров; 6. Гильза цилиндра; 7. Поршень; 8. Блок цилиндров; 9. Масло; 10. Маслоохладитель; 11. Компрессор; 12. Насос охлаждающей жидкости; 13. Ингибитор коррозии (на части двигателей)
Система смазки
Эта система обеспечивает одновременно смазку и охлаждение подшипников, шестерен и других вращающихся деталей (рисунок 8.7).
8.7. Типовая система смазки дизеля (фирма Detroit Diesel Allison, подразделение General Motors Corporation): 1. Распылительная трубка; 2. Центробежный масляный фильтр (неполнопоточный фильтр); 3. Маслоохладитель; 4. Охлаждающая жидкость (течет из радиатора к двигателю); 5. Редукционный клапан; 6. Масляный насос
Внимание! На большинстве дизелей устанавливается маслоохладитель.
Система впрыска топлива
В систему входят топливный бак, топливные фильтры, топливный насос и форсунки. Конструкция топливного бака должна обеспечивать осаждение из топлива влаги и посторонних примесей на дно.
Система подачи воздуха
Система подачи воздуха состоит из впускного коллектора, и охладителя турбокомпрессора с охладителем (устанавливаются на части дизелей). На двухтактных дизелях устанавливается дополнительный аппарат для продувки.
Выхлопная система
Система предназначена для направления отработавших газов в атмосферу и снижения шумности работы двигателя. Состоит из коллектора, выхлопных труб, соединений и глушителя. На части двигателей на выпускной коллектор устанавливается турбокомпрессор, который приводится во вращение выхлопными газами (рисунок 8.8).
8.8. Система подачи воздуха и выпуска отработавших газов: 1. Выпускной коллектор; 2. Холодильник; 3. Выпуск отработавших газов; 4. Рабочее колесо турбины; 5. Колесо компрессора