Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Блок цилиндров двигателя

Блок цилиндров двигателя

Блок цилиндров изготавливается с помощью литья с последующей механической обработкой. Нижняя часть блока цилиндров обычно обрабатывается для установки в блок коренных подшипников коленчатого вала и для присоединения поддона картера. Большое значение имеет расстояние между соседними цилиндрами. Увеличение расстояния дает возможность повысить жесткость блока и обеспечить возможность увеличения в дальнейшем рабочего объема двигателя путем увеличения диаметра цилиндров (наиболее простой способ получения модификаций двигателей различной мощности). С другой стороны, это приводит к увеличению га­баритных размеров двигателя и его массы.

В последнее время некоторые производители автомобильных двигателей изготавливают блоки цилиндров, в которых соседние цилиндры соприкасаются стенками (так называемые сиамские блоки с «сухими» гильзами). Такой способ дает возможность получить довольно жесткую конструкцию при сравнительно небольшом размере. Жесткость блока цилиндров в значительной степени определяет шумовые характеристики двигателя.

Рис. Блок цилиндров двигателя Nordstar GM с «сухой» гильзой.

Характерной особенностью современных высоконагруженных двигателей является применение опорной рамы, которая крепит коленчатый вал. К опорной раме крепится высокий алюминиевый масляный поддон, который максимально изолирован от вибраций кривошипно-шатунного механизма, что положительно сказывается на акустике двигателя. Дополнительную функцию выполняет контур опорной рамы коленчатого вала. Он играет роль маслоотражателя в области противовесов коленчатого вала и шатунов. Таким образом, стекающее масло не разбрызгивается по стенкам всего блока двигателя, а улавливается и отводится непосредственно в поддон.

Рис. Блок цилиндров двигателя Audi 4,2 л V8 TDI: 1 – главная масляная магистраль; 2 – блок цилиндров; 3 – опорная рама; 4 – алюминиевый масляный поддон; 5 – каналы слива масла; 6 – приливы опорной рамы; 7 – коленчатый вал

Долгое время единственным материалом для изготовления блоков цилиндров служил чугун. Этот материал недорог, он обладает 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 чугунные гильзы, которые вставляются в алюминиевый блок в процессе сборки, заливаются или запрессовываются в него при изготовлении.

История создания

Первый рядный блок цилиндров двигателя придумал немецкий изобретатель Николаус Август Отто, именно он в 1876 году разработал очень эффективный для того времени бензиновый двигатель. V-образный вариант в 1889 году сконструировал Готлиб Даймлер, когда принимал участие в создании усовершенствованного двухцилиндрового двигателя.

После этих событий деталь прошла длинный путь эволюции и стала такой, какая она есть в большинстве современных моторов.

Система охлаждения блока цилиндров

Помимо кривошипно-шатунного механизма, в состав блока цилиндров входит «рубашка» охлаждения.

Она служит для циркуляции охлаждающей жидкости, то есть отвода тепловой энергии от двигателя.

Это обеспечивает поддержание оптимальной температуры работы ДВС. «Рубашка» охлаждения вырезана внутри блока цилиндров специальным инструментом.

Во избежание ее засорения и закоксовывания следует менять охлаждающую жидкость через определенное время, согласно нормативно-технической документации по эксплуатации автомобиля.

Она составляется заводом-изготовителем.

«Алюминиевые» двигатели и их преимущества

Использование в производстве современных технологий дает возможность изготовления легких «алюминиевых» двигателей, у которых блок цилиндров не имеет чугунных гильз. В рабочих поверхностях цилиндров в алюминиевых блоках электролитическим путем создается повышенное содержание кремния, а затем цилиндры подвергаются химическому травлению для создания на рабочей поверхности цилиндров износостойкой пористой пленки чистого кремния, хорошо удерживающей смазку.

Рабочие поверхности цилиндров современных алюминиевых блоков двигателей могут иметь покрытие, наносимое плазменным напылением. Напыляемый на стенки цилиндра порошок подается через плазматрон. Газ, предназначенный для создания плазмы, проходит через распылитель и поджигается электродугой. При этом температура газа повышается примерно до 11700°C и он переходит в плазменное состояние. Частицы порошка в расплавленном состоянии заполняют неровности поверхности цилиндра. При застывании частиц они надежно соединяются со стенками цилиндра. Дополнительно внутри напылённого слоя возникает напряжение сжатия, что еще больше укрепляет связь между металлом цилиндра и напылённым слоем.

После напыления, как и при традиционном исполнении цилиндров, производится хонингование, однако этом случае риски вследствие хонингования не так глубоки. Возникает весьма ровная наружная поверхность с небольшими впадинами (микроуглублениями), в которых находится масло. Каждое микроуглубление не связано с другими микроуглублениями, в отличие от хонингования чугунных гильз. Когда поршневое кольцо проходит над микроуглублением, в последнем создается давление, которое воздействует на поршневое кольцо. В результате этого поршневое кольцо всплывает поверху масляной подушки, чем и обеспечивается гидродинамическая смазка. Благодаря этому потери на трение и износ существенно уменьшаются.

Преимуществами данного способа изготовления цилиндров по сравнению с обычными являются:

  • снижение массы по сравнению с конструкцией с вставными гильзами цилиндров
  • уменьшение размеров двигателя по сравнению с чугунным блоком цилиндров за счет сужения перемычек между цилиндрами
  • увеличение срока службы цилиндров благодаря износостойкому покрытию, наносимому плазменным напылением

Рис. Схема нанесение покрытия на стенки цилиндра плазматроном: 1 – струя плазмы с напыляемым порошком; 2 – плазматрон; 3 – рабочая поверхность цилиндра

Из чего сделан блок цилиндров двигателя

Самый распространенный материал, который используется при производстве ‒ чугун. Это традиционный вариант. На втором месте алюминий. Вернее его различные сплавы. Ну и еще достаточно экзотический материал – магниевый сплав. Теперь обо всех трех вариантах – более подробно.

Чугун

Это – традиционный материал, из него на протяжении многих десятилетий изготавливали эту деталь.

Чугун использовали с добавками: никелем, хромом. Среди положительных качеств чугунного изделия можно выделить: меньшую чувствительность к перегреву, жесткость, которая очень важна при форсировке двигателя.

Устройство, в основном, работает при частой смене температурного режима, поэтому изделия из чугуна в приоритете. Главный недостаток – значительный вес, который ухудшает динамику легкового авто.

Алюминий

Обладает такими положительными свойствами, как оптимальное охлаждение двигателя и незначительный вес. Он находится на втором месте по количеству выпускаемых блоков цилиндров. Особенность конструкции из алюминия – установка гильз.

Сегодня для выполнения этой операции, в основном, применяют две технологии Locasil и Nicasil. В первом случае запрессовываются гильзы из алюминий-кремниевого сплава во втором – наносится никелевое покрытие. Вторая технология имеет существенный недостаток – если, к примеру, прогорает поршень, обрывается шатун или выходит из строя никелевое покрытие, то изделие отремонтировать не получится.

Также никосиловая технология не предусматривает расточку, приходится менять весь узел в сборе. Понятно, что в таком случае владельцу автомобиля приходится раскошелится на солидную сумму.

Магниевый сплав

Блок цилиндров двигателя из него твердый как чугунный, и легкий, как алюминиевый. Правда стоит такое изделие дорого, и по этой причине в условиях конвейерного производства не используется, хотя соединяет в себе лучшие качества чугуна и алюминия. Как видите, у каждого из упомянутых материалов есть определенные плюсы и минусы, но утверждать, что какой-то из них лучше, было бы некорректно.

Устройство блока цилиндров

Сами цилиндры вырезаются в блоке при помощи токарного станка.

Они должны быть гладкими и устойчивы к износу и высокой температуре. Гладкость придается при помощи процедуры хомингования, прочность – при помощи термообработки металла.

На двигателях старого образца цилиндры «гильзовались» – внутрь просверленного отверстия цилиндра вставлялась гильза, внутри которой поршень совершал возвратно-поступательные движения.

На современных автомобилях цилиндры «гильзуют» только в критических случаях капитального ремонта ДВС.

Проблемы с блоком связаны в основном со стачиванием стенок цилиндров в процессе эксплуатация двигателя.

Чтобы избежать повышенного износа стенок цилиндра, а также деталей цилиндропоршневой группы, необходимо регулярно менять смазочные и фильтрующие материалы.

При определении износа цилиндра используется термин «выработка на цилиндре».

Она измеряется специальным прибором – нутрометром, которые могут быть…

Если выработка превышает предельно допустимое значение, то блок цилиндров отправляют на расточку до следующего ремонтного размера поршней.

Если цилиндры изношены настолько, что расточка не поможет, то их загильзовывают.

Однако к этому методу прибегают редко, и блок полностью заменяют на новый.

После расточки блока обязательно уточните у токаря, под какой размер поршней расточены цилиндры (если вы сами ему об этом не сказали), чтобы приобрести поршни нужного ремонтного размера.

Читать еще:  Шланги от карбюратора как подключать на 406 двигателе

В противном случае блок вам долго не прослужит, и через пару тысяч километров пробега вы вновь вернете его на токарную обработку.

Помните, что при ремонте блока ошибка в 0,1 мм может оказаться фатальной. Поэтому заранее запаситесь терпением и необходимым инструментом. Особенно важно иметь под рукой микрометр.

Что такое цилиндр в двигателе автомобиля

Корпус (остов) двигателя состоит из неподвижных частей, к которь.м изнутри и снаружи прикреплены детали его механизмов и агрегаты. Часть, объединяющая все цилиндры, называется блоком цилиндров, а замкнутая полость, в которой вращается коленчатый вал и находится масло для смазывания механизмов, — картером. У двигателей жидкостного охлаждения эти две части изготовлены в виде общей отливки, называемой блок-картером. Сверху он закрыт головкой цилиндров, снизу — поддоном картера, спереди — корпусом (картером) распределительных шестерен, а сзади — картером маховика.

Подвеска двигателя. Корпус двигателей разных моделей опирается на раму машины через эластичные резинометаллические амортизаторы. Они снижают вредное влияние вибрации двигателя на водителя и на машину, а также предохраняют корпус двигателя от перегрузок, которые могут возникнуть в случае перекоса рамы.

Корпус двигателя небольшой массы (например, Д-21А самоходного шасси Т-16М) сзади жестко присоединен к корпусу трансмиссии, а спереди опоры не имеет. Такое крепление называется консольным.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Блок-картер (блок) отлит из серого чугуна, а у двигателя 3M3-53 (автомобиль ГАЗ -53) — из алюминиевого сплава. В нем выполнены внутренние перегородки, схематически показанные на рисунке. Через отверстия Б верхней стенки и Г перегородки в блок установлены цилиндры двигателя. Перегородки с выемками В делят верхнюю часть блока на полости, предназначенные для охлаждающей жидкости (воды) и называемые водяной рубашкой. Перегородка I отделяет эти полости от камеры штанг распределительного механизма. Перегородки придают блоку большую жесткость. Выемки Д этих перегородок, а также передней и задней стенок закрыты снизу крышками и образуют постели, в которых расположены коренные подшипники коленчатого вала. Параллельно ему в отверстиях Е блока размещается вал газораспределительного механизма, а в отверстиях А — его толкатели. Такой блок-картер имеют рядные двигатели. Форма блока двухрядных двигателей— более сложная, V-образная.

В блоках двигателей отлиты каналы для поступления охлаждающей жидкости к водяной рубашке, просверлены отверстия и каналы для подвода масла к трущимся поверхностям деталей. Чтобы крепить наружные детали, в блоке имеются обработанные приливы и площадки с резьбовыми отверстиями.

В двигателях воздушного охлаждения (Д-144 и Д-21А) нет блока цилиндров. Каждый цилиндр в отдельности прикреплен к чугунному картеру, в котором размещены коленчатый и распределительный валы.

Цилиндр. В нем перемещается поршень и совершаются процессы рабочего цикла двигателя. Внутренняя его поверхность для уменьшения трения и изнашивания отшлифована и отполирована до высокого класса шероховатости и называется зеркалом цилиндра.

На зеркале цилиндра дизеля КамАЗ-740 имеется редкая сетка впадин и площадок, расположенных под углом к оси гильзы. При работе дизеля масло удерживается во впадинах, улучшая прирабатываемость поршня с кольцами по гильзе.

У всех изучаемых двигателей жидкостного охлаждения каждый цилиндр в отдельности отлит из высокопрочного чугуна и называется цилиндровой гильзой. Ее устанавливают в блок сверху. Бурт Б входит в выточку блока (выступая над ним на сотые доли мм) и через прокладку плотно прижимается к нему головкой цилиндров. Кольцевой выступ А предохраняет эту прокладку от обгорания.

Водяная рубашка блока образуется между его стенками и наружной поверхностью гильз, которые в таком случае называются мокрыми. У автомобильных двигателей 3M3-53 и ЗИЛ -130 в верхнюю часть мокрой гильзы запрессована короткая, не омываемая жидкостью (сухая) вставка, изготовленная из высокопрочного антикоррозионного чугуна. Такая конструкция гильзы цилиндра увеличивает срок службы двигателя.

Нижняя часть гильзы снаружи обработана на конус и свободно входит в нижнее отверстие блока, но уплотнена одним (Д-240) или двумя резиновыми кольцами круглого сечения. Их располагают в канавках гильзы или блока. Такое уплотнение дает возможность гильзе при нагревании удлиняться без нарушения герметичности водяной рубашки. Иногда (в дизелях А-41 и ЯМЗ -240Б) выше этих колец в широкую канавку гильзы вкладывают антикавитационное резиновое кольцо прямоугольного сечения. Гильза цилиндра двигателя 3M3-53 уплотнена в блоке медной прокладкой.

По внутреннему диаметру гильзы сортируют на размерные группы, облегчая тем самым подбор нужного зазора между цилиндром и поршнем. Обозначение группы (Б, С, М) нанесено на верхнем торце.

Цилиндры двигателя воздушного охлаждения тоже отлиты из высокопрочного чугуна, но для лучшей теплоотдачи имеют снаружи ребра. Нижней обработанной поверхностью такой цилиндр ставят на картер дизеля, прокладывая между ними медное кольцо, и притягивают к нему вместе с головкой с помощью гаек анкерных (силовых) шпилек, ввинченных в картер. На верхнем торце цилиндра выполнены мелкие кольцевые выступы В, которые врезаются в металл головки цилиндра, обеспечивая уплотнение между этими деталями без прокладки.

Головка цилиндра вместе с его стенками и днищем поршня образует камеру сгорания. У двигателей жидкостного охлаждения головка цилиндров представляет собой отливку из чугуна или из алюминиевого сплава (3M3-53, ЗИЛ -130, Д-144, КамАЗ-740). Она закрывает цилиндр или ряд цилиндров.

Головку цилиндров ЗИЛ -130 подвергают лазерному упрочнению, которое значительно увеличивает срок ее службы.

В головке цилиндров размещены клапаны распределительного механизма и форсунки (или искровые свечи зажигания). У карбюраторных двигателей в ней же выполнены камеры сгорания.

Внутри головки имеются каналы и водяная рубашка. Охлаждающая жидкость подводится к наиболее нагретым местам головки — перемычкам между седлами клапанов и к местам расположения форсунок, а также к другим нагретым поверхностям этой детали. В нижней обработанной поверхности головки выполнены отверстия (для шпилек или болтов крепления головки к блоку, штанг, форсунок или искровых свечей зажигания, протекания жидкости из водяной рубашки блока) и расточены гнезда для клапанов.

На всех изучаемых двигателях (кроме Д-240) в гнезда выпускных или всех клапанов запрессованы кольца из жаропрочного чугуна. Они служат седлами головок клапанов. Для лучшего смесеобразования в цилиндре воздуху, поступающему в него, придают вихревое движение. Для этого в седлах впускных клапанов выполнены козырьки ( СМД -60 и СМД -62)* или впускным каналам головки придают винтовую форму (КамАЗ-740, СМД -18, Д-245, ЗИЛ -130).

Герметичность прилегания головки цилиндров к блоку достигается установкой между ними жаростойкой прокладки, чаще всего из асбостального полотна. Она препятствует выходу газов из цилиндров наружу и утечке охлаждающей жидкости из водяных рубашек.

На дизеле КамАЗ-740 установлено комбинированное уплотнение. Его металлические кольца предотвращают выход газа, а резиновая прокладка не дает вытекать охлаждающей жидкости и маслу.

Головка цилиндров прикреплена к блоку шпильками с гайками или болтами (у ЗИЛ -130, КамАЗ-740).

Головка цилиндра двигателей воздушного охлаждения для лучшего отвода теплоты выполнена с ребрами. В нее ввинчена стальная втулка для крепления форсунки, а в расточках под клапаны запрессованы чугунные седла.

Сверху в головку цилиндров запрессованы чугунные или метал-локерамические направляющие втулки клапанов.

Головка цилиндров: деталь двигателя автомобиля и техническая роль

Главная страница » Головка цилиндров: деталь двигателя автомобиля и техническая роль

Автомобильные (да и другие) двигатели внутреннего сгорания, по сути, представляют воздушные насосы. Чем больше воздуха закачивается в такой «насос», тем больше воздушно-топливного ресурса получится сжечь. Соответственно, тем больше производится энергии. Поучение лошадиных сил далеко непростая задача, но это основная концепция автомобильного мотора. Вместе с тем, головка цилиндров автомобильного мотора является основным компонентом, благодаря которому обрабатываются воздух, топливо и выхлопные газы. Нет необходимости доказывать тот факт, что эта деталь является основным элементом в решении задачи создания лошадиных сил и крутящего момента.

Как подобрать головку цилиндров на мотор автомобиля?

Поскольку форма и размер камеры сгорания оказывают кардинальное влияние на работу автомобильного мотора, требуется соответствующий выбор, но не под пиковые значения. Понимание терминологии «головка цилиндров» и получаемых конечных эффектов, — это основа для удачного выбора под конкретное применение.

Цель владельца автомобиля, соответственно, определяется подбором наиболее оптимальной головки цилиндров под соответствующее использование. Делать упор исключительно на головку блока цилиндров большого размера – это вовсе не оптимальный вариант. Но как правильно выбрать головку блока цилиндров автомобильного мотора? Рассмотрим этот вопрос ниже, чтобы попытаться найти ответ.

Читать еще:  Что означает проверить двигатель на тойота королла

Чугунные автомобильные головки блока цилиндров

Достаточно большое количество головок цилиндров OEM (производителей оригинального оборудования) изготавливаются из чугуна. Этот материал обеспечивает долговечность продукта при меньшей стоимости производства. Чугунные вариации под автомобильные моторы традиционно отличаются повышенными весовыми параметрами.

Между тем практически все варианты эксплуатации автомобильных моторов отмечаются таким фактором, когда меньшая весовая составляющая даёт лучший результат. Меньшее весовое сопротивление автомобиля выгодно на старте, а машины с курсом трассы / кольцевым треком, получают лучшее распределение веса. Ещё одним недостатком чугуна видится низкая способность рассеивания тепла.

Один из многочисленных примеров исполнения чугунной головки блока цилиндров автомобильного мотора с патрубками прямоугольной формы

В тепловом смысле лучше чугуна рассеивает нагрев другой металл — алюминий. Хорошим отводом тепла обеспечивается более высокая степень сжатия, исключается детонация. Поэтому чугунное изделие видится приемлемым материалом лишь для бюджетного автомобиля.

Варианты производительности чугунных головок блоков цилиндров, которые включают клапаны большего размера и конструкции с увеличенным расходом, ограничены, как правило, использованием на уличных автомобилях с низким коэффициентом сжатия.

Алюминиевые моторные головки блока цилиндров

Алюминий, как уже отмечалось, обеспечивает значительное преимущество по весовому критерию относительно чугунных изделий. Поскольку значительное число автомобилей с высокими эксплуатационными характеристиками выигрывают от снижения веса, многие владельцы машин предпочитают ставить алюминиевые головки цилиндров на моторе.

Существует масса компаний производителей алюминиевых головок блоков цилиндров с высокими эксплуатационными характеристиками, предназначенными для внутригородских уличных и трассовых применений.

Современные алюминиевые сплавы отмечаются увеличенной долговечностью и устойчивостью к деформации. Большинство производителей предлагают различные конфигурации алюминиевых изделий в зависимости от потребностей владельца авто.

Вариант изготовления на основе алюминия даёт улучшенные параметры по весу. К тому же алюминиевая конструкция более эффективно работает в плане отведения излишнего тепла

Львиная доля производителей выпускает необработанное или обработанное литьё. Такие вариации дают возможность конечному пользователю завершить задуманный вариант по личным спецификациям или просто поставить купленную головку блока цилиндров, ограничившись действиями закрепления болтами.

Термины головки цилиндров на заметку

Текущий обзор, однако, заставляет выражаться относительно. Автомобильные двигатели малого кубического объёма обычно требуют меньших измерений для всех компонентов, по сравнению с автомобильными двигателями большого кубического объёма.

Так, клапаны обычно имеют меньший размер у малых моторов, чем клапаны, используемые внутри больших моторов. Объём двигателя автомобиля напрямую связан с техническими характеристиками головки цилиндров и размерами отдельных компонентов.

Проще выражаясь: когда мощность автомобильного мотора увеличивается, пропорционально возрастает потребность больших объёмов воздуха, поступающего в мотор с последующим выводом наружу.

Камера сгорания – технические критерии

Размер камеры сгорания частично определяет компрессию и объём двигателя авто. Большего размера камера сгорания увеличивает рабочий объём цилиндра. Предполагая неизменными настройки мотора, замена головок цилиндров с меньшей камерой сгорания увеличит сжатие.

Поскольку сжимается одинаковое количество воздушно-топливной смеси в условиях меньшего пространства, общая степень сжатия увеличивается. Соответственно, увеличение камеры сгорания даст противоположный эффект — меньшую степень сжатия воздушно-топливной смеси.

Форма и размер впускного отверстия

На автомобильных головках блоков цилиндров имеются направляющие впускного отверстия, через которые проходит топливо и воздух, прежде чем попадают в камеру сгорания. Так, для 16-клапанного двигателя V8 каждая головка цилиндра имеет 4 входных (впускных) отверстия и 4 выходных (выпускных) отверстия. Каждое отверстие соответствует впускному или выпускному клапанам.

Распространённая конфигурация отверстий (впускных) под подачу воздуха/топлива внутрь камеры сгорания автомобильного мотора. Как видно, это круглая и прямоугольная вариации

Размер и форма впускных отверстий влияют на кривую крутящего момента и мощности. Большие отверстия, соответственно, пропускают больше. Обычно стараются подобрать типичное исполнение впускного отверстия к впускному коллектору с отверстиями аналогичной формы.

Ограничения или неправильное расположение отверстий в этом соединении изменят поток воздуха и топлива, что скажется на производительности мотора. Одна из основных проблем заключается в том, что многие стремятся создать хорошее уплотнение между головками цилиндров и впускным коллектором, чтобы избежать утечек охлаждающей жидкости. Тем самым нарушают конфигурацию соединения.

Используются в основном два типа отверстий:

  1. Овальные отверстия, соответственно, имеющие овальную форму. Однако существующая форма, как правило, не является точным овалом.
  2. Отверстия прямоугольной формы, которые также не являются точными прямоугольниками. Фактор прямого угла, в основном, определяется наличием угловых элементов, немного закруглённых.

Пропускная характеристика впускного канала

Больший объём впускного канала обеспечивает пропускание большего количества воздуха и топлива. Однако увеличение объёма «туннеля» (патрубка) замедляет скорость движения газов в момент прохождения. Небольшие по объёму впускные патрубки:

  • ускорят поток газов,
  • увеличат реакцию дросселя,
  • увеличат крутящий момент.

Соответственно, для создания «волшебной» комбинации необходима головка цилиндров с обеспечением оптимального потока скорости воздуха и топлива.

Чем больше объём автомобильного двигателя, тем больше впускные отверстия головки блока цилиндров. Чем больше впускные отверстия, тем выше диапазон мощности мотора.

Если имеется желание нарастить мощность двигателя под уличное движение, чрезмерное увеличение впуска неприемлемо (высокая мощность при малых оборотах). Здесь лучше выбрать вариант с меньшими отверстиями, благодаря чему достигается рост мощности на более низких оборотах.

Головка цилиндров — форма и размер выпускного отверстия

Форма выпускного отверстия воздушно-топливной смеси менее важна, чем форма впускного отверстия. При условии диаметра выпускного коллектора больше отверстия на головке цилиндров, и тщательно уплотнённой прокладки, выход газа протекает нормально.

Конфигурация форм выходных отверстий автомобильных головок цилиндров, преобладающих в конструкциях современных моторов. Как видно, в основном это круглые формы

Если впускные направляющие на головках цилиндров требуют более точного выравнивания с впускным коллектором для обеспечения хорошего потока, а отверстия для охлаждающей жидкости требуют герметизации, форма выпускного отверстия видится менее критичной.

Впускные клапаны головки цилиндров автомобиля

Впускные клапаны, как правило, по размерам больше, чем выпускные клапаны. Впускные клапаны диаметром 2,02 дюйма (51,31 мм) рассматриваются обычными небольшими блочными клапанами. Как и следует ожидать, чем больше клапан, тем более объёмный поток воздуха и топлива. Расстояние подъёма клапана также влияет на объем проводимого потока воздуха / топлива.

Конструкция, где применяются большеразмерные впускные клапаны, способна обеспечить более объёмное пропускание воздушно-топливной смеси в камеру сгорания

Впускные клапаны традиционно делаются по размерам больше, чем выпускные. Такой подход обусловлен работой поршня, отходящего от впускного клапана, создающего вакуум с целью втягивания смеси воздуха с топливом в камеру сгорания. Захват воздуха и топлива поршнем, однако, видится не таким эффективным процессом, как выдавливание выхлопных газов в такте выпуска.

Выпускные клапаны головки блока цилиндров

Выпускные клапаны по размерности меньше впускных клапанов. Выпускные клапаны диаметром 38,1 мм (1,60 дм) распространены на двигателях, оснащённых системой «SBC» (Sensotronic Brake Controle). Как и для впускного клапана, чем больше размер выпускного клапана, тем большим обеспечивается прохождение рабочих газов.

Расположение элементов на рабочей площади: 1 – выпускной клапан; 2 – впускной клапан; 3 – место установки запальной свечи (свеча зажигания)

Область камеры сгорания достаточно обширна для установки впускного и выпускного клапанов, а также свечи зажигания в каждом сегменте. Между тем, есть обстоятельства, при которых на двухклапанном двигателе максимизируют площадь под установку клапанов большего размера. Физически такие детали не помещаются в головке над цилиндром.

Как выбрать головку цилиндров под конкретный вариант?

Лучшим предложением по выбору в целом видится консервативный подход. Например, головка цилиндра с большими впускными клапанами явно не подходит к уличной езде на малых оборотах двигателя. Такой выбор приведёт к значительным потерям крутящего момента, что не отвечает ни потребностям предполагаемого назначения, ни оптимальным условиям работы двигателя.

Выбирать также логично конфигурацию, которая соответствует тому принципу езды на автомобиле, которого обычно придерживается владелец машины. Кроме того, если выбирается головка цилиндров автомобиля в сборе, следует убедиться, что пружины, входящие в комплект, соответствуют конфигурации установленного распределительного вала.

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

Система управления цилиндрами двигателя

Отключение цилиндров агрегата: смотрите принцип работы, механизмы и устройство, плюсы и минусы. В конце статьи видео-обзор принципа работы двигателя. Отключение цилиндров агрегата: смотрите принцип работы, механизмы и устройство, плюсы и минусы. В конце статьи видео-обзор принципа работы двигателя.

Читать еще:  Что сделать с двигателем от косилки

Автоматизация автомобиля и экономия топлива это почти самые главные направления, в которых работают многие производители. Одним из примеров, экономии топлива считается современная система управления цилиндрами двигателя или так же известна как отключение цилиндров двигателя. Не зависимо от названия, принцип заключается в экономии топлива, но, как и в любом механизме есть свои плюсы и минусы.

Как появилась системы отключения цилиндров

Старая закономерность, чем больший объем двигателя и больше крутящий момент, тем больше лошадок под капотом, но и соответственно он прожорлив. В наши дни такая закономерность не всегда работает, а двигатель малого объема может быть прожорливей, нежели большого объема. Примером экономии топлива и снижения вредных выбросов считается система управления цилиндрами агрегатами.

Основным предназначением системы управления цилиндрами (ACC – Active Cylinder Control), является изменение рабочего объема агрегата, путем отключения части цилиндров во время работы. По предварительным данным экономия топлива составляет порядка 20%, при этом значительно уменьшается вредные выбросы вместе с выхлопными газами.

Поводом для разработки системы управления цилиндрами, является типичный режим эксплуатации машины. Зачастую максимальная мощность агрегата используется до 30-40% за весь период работы. Это главный показатель того, что двигатель всегда работает с неполной нагрузкой. Как правило, дросильная заслонка немного приоткрыта, агрегат постоянно подтягивает воздух для работы. В результате получаем насосные потери (работа в холостую), и в дальнейшем снижение эффективности работы агрегата.

Каждый производитель, который внедряет данную систему, по-своему разрабатывает или дорабатывает существующие механизмы, естественно и называет системы по-разному. Но все же, как не называй, а главный принцип работы и назначение будет одинаковым.

С чего состоит система управления цилиндрами

Система управления цилиндрами работает в большинстве случаев на многоцилиндровых, мощных двигателях (как правило, это 6, 8 или 12 цилиндров). Именно их работа неэффективна при небольших нагрузках, особенно при езде по городу.

Первые упоминания о системе были в 1981 году на автомобилях марки Cadillac. В основе механизма были электромагнитные катушки, которые устанавливались на коромыслах. Управление электроникой осуществлял специальный электронный блок. За счет срабатывания, коромысла становились неподвижными, а клапаны за счет мертвой хватки пружин оставались закрытыми. Как правило, в ГБЦ отключались противоположные пары цилиндров двигателя. Для того, чтоб понять водителю сколько цилиндров работает и исправны ли они, на панель приборов выводилась информация. Но широкого применения система не получила, имелись проблемы с подачей топлива, а так же с выключением.

Таким образом, в основе современной системы управления цилиндрами лежит как минимум три главных компонента — это электроника, блок управления и механическая часть, которая управляет цилиндрами.

Как работает отключение цилиндров двигателя

Само название: отключение цилиндров, говорит о том, что механизм не будет простым, так как изначально агрегат – это сердце машины. После неудачного эксперимента в 1981 году, доработанная система управления цилиндрами была установлена на Mercedes-Benz в 1999 году, под названием Active Cylinder Control (ACC). Клапана цилиндров закрывались за счет коромысла особой формы, оно состояло с двух рычагов, которые соединены между собой фиксаторами. В рабочем положении они соединялись в одно целое.

Инженеры Mercedes-Benz не только доработали систему управления цилиндрами, но и придумали, чтоб характерный звук выхлопной системы мощного мотора не менялся. Для этого, при выключении цилиндров они установили управляемый электроникой клапан, который может менять размер выпускного тракта. Таким образом, отключение цилиндров не меняло характерный, грубый звук выхлопной системы.

Более усовершенствована система MDS (Multi-Displacement System), устанавливается на машины марки Jeep, Dodge и Chrysler начиная с 2004 года. Пределы работы системы управления цилиндрами от 30 км/час, но когда частота коленвала не превышает 3000 об/мин. Система MDS достаточно не простая, в ней используется толкатель с особой формой. При необходимости он обеспечивает разъединение клапана и распредвала. Инженеры рассчитали так, что в нужное время, под давлением на толкатель подается масло, тем самым выдавливая блокирующий штифт. Таким образом, толкатель выводится с рабочего состояния. Контроль и регулировка давления масла производится за счет электромагнитного клапана.Второй системой отключения цилиндров агрегата от компании General Motors считается Dod (Displacement on Demand), в её основе лежит предыдущая система. Начиная с 2004 года, система устанавливается на машины компании GM. Не отстали в разработке и японские инженеры, в 2005 году Honda начали применять систему VCM (Variable Cylinder Management). Как правило, система устанавливается на V-образные двигателя. Во время равномерного движения с небольшой скорости система VCM автоматически отключает один блок цилиндров (к примеру, 3 из 6 имеющихся). Если же идет переход от максимальной нагрузки к неполной, то система оставляет рабочими четыре цилиндра из 6-ти.

В основе VCM лежит система VTEC. Основными частями считаются коромысла, работающие в пару с кулачками разной формы. В случае необходимости коромысла выключаются или включаются за счет блокирующего механизма фиксаторов. Для того, чтоб улучшить работу двигателя, в пару разработаны системы AEM (Active Engine Mounts), которая регулирует величину вибрации двигателя. Система ASC (Active Sound Control) – предназначена для шумоподавления, избавит от нежелательных шумов в салоне машины.

Прогресс не остановился на месте и компания Volkswagen внесла свои поправки, разработав систему ACT (Active Cylinder Technology) в 2012 году. Целью для установки стали двигателя TSI 1,4 л. Управление цилиндрами двигателя работает в пределах оборотов от 1400 до 4000, отключая два цилиндра из четырех. Часть конструкции системы ACT перекочевала на двигателя автомобилей Audi, к технологии газораспределения Valvelift System. Для работы используются кулачки разной формы, все без исключения расположены на скользящей муфте по распределительному валу.

Муфта и кулачки образуют так званый блок кулачков, всего четыре блока в двигателе, два на выпускном вале и два на впускном. Блоки кулачков управляются за счет четырех исполнительных механизмов. Чтоб перемещать блоки, используется стержень, который скользит по спиралевидной канаве главного блока. Все команды на изменения передаются от блока управления двигателем.

Как видно, описанная поверхностно система на самом деле устроена намного сложней. Экономия топлива с наличием системы управления цилиндрами двигателя существенно заметна, но вот и стоимость таких двигателей значительно больше.

Плюсы и минусы системы управления цилиндрами

Как и в любом механизме, система управления цилиндрами двигателя имеет свои плюсы и минусы. Неоспоримо, плюсом считается экономия топлива, и меньший износ двигателя. Но вот с минусов это дополнительная нагрузка на двигатель, нежелательный шум и вибрация.

Для того, чтоб избежать нагрузок на агрегат, в отключенных поршнях остаются отработанные газы, которые остались от предыдущих рабочих моментов. Таким образом, газы сжимаются во время работы поршня и давят на поршень, когда тот движется вниз. За счет такого цикла обеспечивается уравнение давления и мощности. Но все же малейший дефект сплава может привести к самым неожиданным последствиям, поэтому во время ремонта необходимо ставить только оригинальные детали и ремонт проводить на специализированных, фирменных СТО.

Помимо нагрузок на двигатель, так же увеличивается вибрация, за счет неравномерного воспламенения топлива в двигателе. Инженеры решили устанавливать специальные опоры двигателя на основе гидравлики и двухмассовый маховик. Подавление шума и вибрации происходит в выпускной системе, для этого подбираются трубы специальной длины, используются два глушителя, привычный задний и еще один передний в пару с резонаторами разных размеров.

На современные автомобили устанавливают систему управления цилиндрами двигателя, но все же оставляют право выбора за покупателем, нужна ли она ему или нет. Так как главным остается не наличие, а будущее её обслуживание. Цена на ремонт такого двигателя в два раза выше, чем аналог без системы.

Видео-обзор работы управления цилиндрами на Dodge (двигатель HEMI 5.7 л):

Работа системы на автомобиле Honda Accord:

Работа системы ACT на двигателях компании Volkswagen:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector