5.2. Нерухомі деталі кривошипно-шатунного механізму.

До нерухомих деталей кривошипно-шатунного механізму відносяться: картер, циліндри, головки циліндрів. Вони утворюють корпус двигуна та сприймають великі механічні та теплові навантаження. Внаслідок цього корпусні деталі повинні мати високу міцність і жорсткість.

Картер – один з головних елементів корпуса двигуна. Із зовнішнього боку до нього кріплять циліндри, а внутрішню його порожнину займає колінчастий вал з опорами. В картері розміщують також основні елементи механізму газорозподілу, вузли системи мащення з мастильними каналами та посудиною для оливи, інше допоміжне обладнання. До однієї з торцевих поверхонь картера кріплять кожух маховика, до бокових - кронштейни для встановлення двигуна на раму. У двотактних двигунах з кривошипно-камерною продувкою циліндрів внутрішню порожнину картера використовують як камеру для продування циліндрів. Довжина картера залежить від розміру і числа циліндрів, а поперечний переріз його внутрішньої порожнини визначається в основному радіусом кривошипа і розмірами шатуна.

Картер є складною просторовою конструкцією коробчастої форми, яка сприймає всі силові навантаження, що виникають у процесі робочого циклу і діють на каркас двигуна. Тому картеру надають якомога більшу поздовжню і поперечну жорсткість. З цією метою у внутрішній порожнині картера багатоциліндрових двигунів роблять перегородки, а на зовнішніх стінках - додаткові ребра.

Картери автомобільних поршневих двигунів виготовляють рознімними і нерознімними. Найбільш поширені рознімні картери з горизонтальною площиною рознімання. Частина картера, розміщена над гніздами опорних підшипників колінчастого вала, називається верхньою, а інша частина -нижньою.

До найголовніших нерухомих частин КШМ відносяться циліндри. Внутрішня частина циліндра утворює робочу порожнину, яка обмежується його бічними стінками, кришкою циліндра і днищем поршня. Бічні стінки циліндра одночасно служать направляючими поршня при його зворотно-поступальному русі, у зв'язку з чим внутрішня робоча поверхня, так зване дзеркало циліндра, ретельно обробляється.

Циліндри нагріваються під впливом гарячих газів, а також унаслідок тертя поршня і поршневих кілець об стінки. Висока температура стінок недопустима, оскільки при цьому погіршується наповнення циліндра, а отже, знижується потужність двигуна і погіршуються умови мащення, що може бути причиною защемлення поршня в циліндрі. Для того, щоб температура стінок була в допустимих межах, застосовується повітряне або рідинне охолодження циліндрів.

Циліндри з повітряним охолоджуванням виготовляються індивідуальними, тобто окремо один від одного і відокремленими від картера. Для збільшення поверхні охолодження стінки циліндра забезпечуються ребрами. Крім охолодження ребра також підвищують жорсткість циліндра.

Рис. 5.6. Циліндр двигуна з повітряним охолодженням

При рідинному охолодженні стінки циліндра роблять подвійними. Простір між цими стінками називається сорочкою охолодження циліндра.

В багатоциліндрових двигунах з рідинним охолодженням циліндри звичайно виконують у вигляді загального відливання, тобто у вигляді блоку циліндрів, що підвищує жорсткість двигуна і зменшує його розміри і масу. Блок циліндрів відливають з чавуну або алюмінієвого сплаву. Чавунні блоки є достатньо міцними та порівняно дешевими. Блоки з алюмінієвого сплаву легко обробляються, мають невелику масу, але вища від чавунних.

Робочою поверхнею циліндрів в чавунних блоках може служити оброблена поверхня самого блока або поверхня вставних гільз. Використання вставних гільз дозволяє збільшити термін служби циліндрів. Крім того, зношені гільзи можна замінювати новими. Товщина стінок гільзи становить 2 – 4 мм.

Рис. 5.7. Гільза циліндра

Якщо гільза не стикається з охолоджуючою рідиною, то її називають сухою. Також часто використовуються і мокрі гільзи.

Рис. 5.8. Схема циліндрів двигуна: а) без гільзи (ЗІЛ-164); б) з короткою сухою гільзою (ГАЗ-51); в) з мокрою гільзою (ЯМЗ-238); г) з мокрою гільзою і двома посадочними поясками та з короткою сухою гільзою (ЗІЛ-130); д) з мокрою гільзою і одним посадковим пояском та з короткою сухою гільзою (ГАЗ-53); е) з довгою сухою гільзою та повітряною сорочкою (ЯАЗ М-204); 1 – коротка суха гільза; 2 – водяна сорочка; 3 – ущільнюючий буртик; 4 – гумове кільце; 5 – мокра гільза; 6 – повітряна сорочка; 7 – мідне кільце

Блок-картер є суцільним литтям блока циліндрів та картера. Це підвищує жорсткість всієї конструкції двигуна, надає їй компактність, зменшує кількість оброблюваних поверхонь корпусу двигуна. Загальна компоновка блок-картера залежить від прийнятої конструкції окремих механізмів і систем двигуна.

Блок-картери розрізняються за силовим взаємозв'язком елементів корпусу двигуна (з несучими циліндрами, з несучими стінками сорочки охолодження і несучими силовими (анкерними) зв’язками).

Рис. 5.9. Блок-картери двигунів

Головка циліндра розташована над циліндром (над блоком-картером). Вона не тільки закриває циліндр, а й служить порожниною для повного або часткового розміщення камери згоряння, а також свічки запалювання чи форсунки. В головці верхньоклапанного двигуна розміщують клапанний механізм, впускні канали для робочої суміші (повітря) та випускні канали для відведення відпрацьованих газів. До головки кріплять також впускні і випускні трубопроводи та інше допоміжне обладнання двигуна. Стінки головки, що утворюють камеру згоряння, виготовляють в 1,5-2 рази товстішими і інтенсивно охолоджують.

Рис. 5.10. Головка блока циліндрів двигуна

Головки циліндрів автомобільних двигунів найчастіше відливають спільними для всіх циліндрів або групи циліндрів з чавуну чи алюмінієвих сплавів.

Для головок з алюмінієвих сплавів використовують вставні сідла під клапани. Їх виготовляють із високоміцного жаростійкого чавуну, з легованої або середньовуглецевої сталі.

Вставні сідла під клапани використовують також в чавунних головках, в основному під випускні клапани.

Для ущільнення площини стику головки та блока циліндрів виготовляють спеціальні метало-азбестові або металеві прокладки.

Рис. 5.11. Прокладки головки блоків