Глава 2. Двигатели

Общее устройство и техническая характеристика двигателя

На автомобилях КамАЭ-5320 и Урал-4320 устанавливаются восьмицилиндровые, V-образиые, четырехтактные дизели модед 740 с жидкостным охлаждением. j

Устройство двигателя автомобиля КамАЭ-5320 представлен иа рис. 2.1, 2.2.

Блок-картер двигателя отлит из чугуна и снизу закрыт штав пованиым поддоном. В расточках блоков установлены гильзы цщ лиидров «мокрого» типа. Сверху гильзы закрыты индивидуальны^ головками. Механизм газораспределения верхнеклапаииый. В ний ней части развала блока установлен распределительный вал. Па иим в коренных опорах — коленчатый вал.

В передней части блока соосио с коленчатым валом устано лена гидромуфта привода вентилятора. С правой стороны бло! крепятся центробежный фильтр очистки масла,масляный фильт| маслозаливная горловина и щуп для контроля уровня масла в по, доне. С левой стороны нижней части блока установлен электрч стартер.

С наружной стороны боковых поверхностей головок цилиндра крепятся выпускные трубопроводы, с внутренней стороны — впуси иые трубопроводы и водоотводящие трубы. Сверху к впускны) трубопроводам крепится фильтр тонкой очистки топлива. На nepej них концах водоотводящих труб установлены термостаты систем! охлаждения двигателя.

В развале блок-картера размещены топливный иасос высокой давления, компрессор и насос гидроусилителя рулевого управления

Указанные конструктивные решения, а также применение авта матической гидромуфты в приводе вентилятора н двух термостата! в системе охлаждения, эффективная очистка масла, топлива и вой духа обеспечивают высокую долговечность деталей и узлов дв! гателя.

Конструкции механизмов и систем двигателей автомобиле КамАЭ-5320 и Урал-4320 в основном аналогичны. Некоторые кой структивные изменения по размещению агрегатов и узлов сисш двигателя, установленного на автомобиле Урал-4320, вызваны к<я понозочными соображениями. К числу их относятся размещещ вентилятора с гидромуфтой и воздушного фильтра.

MTCL & строя* ство двигателя моде­ли 740 автомобиля КамАЗ-5320 (продоль­ный разрез):

1 — маховик; 2 — масля- /•biil поддон картера; 3 — выпускной коллектор; 4— блок цилиндров; 5—гиль­за цилиндра: 6— пор­шень; 7—коленчатый вал: 8— поршневой па­лец; 9— шатун; 10 — крышка первой опоры ко­ленчатого вала; // — масляный насос: 12 — пе­редний выносной проти­вовес коленчатого вала; 13 — валик иривода гид­ромуфты; 14 — шккв гидромуфты привода гене­ратора; 15 — гидромуфта; 16 — ремень привода ге­нератора и водяного на­соса; 17— распредели­тельный вал; 18 — толка­тель; 19— г.ключатель гидромуфты; 20 — штанга толкателя г 21 — фильтр центробежной очистки масла; 22— впускной клапан; 23 — генератор-,

24. — коромысло клапана;

25. — правый впускной коллектор; 26 — топлив­ный насос высокого дав­ления; 27— ручной топ- ливоподкачивающий на­сос; 28— свеча электро­факельного пускового устройства: 29— ком­прессор; 30 — крышка го­ловки цилиндра; 31 — го­ловка цилиндра; 32— па­трубок впускиых. коллек­торов; 33 — насос гидро­усилителя; 34 — шестерня приводе топливного на­соса высокого давления: ...

■ 13 12 11 W 9 8

— ДО — шестерня распределительного вала; 36 — блок промежуточных шестерен; 37— ведущая шестерня коленчатого вала «о

Рис. 2.2. Устройство двигателя модели 740 автомобиля КамАЭ-5320 (поп

речвый разрез):

/— масляный насос: 2 — фильтр тонкой очистки масла; 3— противовес коленчатого sju 4— шатун; й — респределвтельиый вал; в — поршневой палец; 7—поршень; супка; Р— фильтр тонкой очистки топлива; 10— компрессор; И — «ачок гидроусилитв руля; /а — ручной топливолодкачивающий насосРис. 2.3. Устройство двигателя модели 740 автомобиля Урал-4320 (про­дольный разрез):

— «аслолриеминк; 2 — масляный насос: 3 — шкяв коленчатого вала; 4 — гидромуфта; S -=■ шкив гидромуфты; 6 — воздухоочиститель

На двигателе автомобиля Урал-4320 (рис. 2.3) вентилятору с гидромуфтой размещен в верхней части двигателя, фильтр —^; в подкапотном пространстве на соединительном патрубке впускных трубопроводов. В связи с этим появились изменения в конструк­ции привода гидромуфты, корпуса и заборного трубопровода воз­душного фильтра.

Основные параметры двигателя приведены в технической ха­рактеристике (табл. 2.1); закономерности изменения основных показателей двигателя в функции от частоты вращения коленчато­го вала — на скоростной характеристике (рис. 2.4),

Таблица 2.1 Техническая характеристика дизеля автомобилей КамАЭ-5320 и Урал-432 О

Модель

Тип двигателя

Число цилиндров Расположение цилиндров Порядок работы цилиндров Направление вращения коленчатого вала (со стороны маховика) Диаметр цилиндра и ход поршня, мм Рабочий объем цилиндров, л Степень сжатия

Номинальная мощность при 2600 об/ мин, кВт {л. с.)

Максимальный крутящий момент (при 1500—1800 об/мин), Н • м (кгс « м)

Частота вращения холостого хода, об/мин, ие более: минимальная максимальная Удельный расход топлива, кг/дЖ (г/л.'С.*ч.):

минимальный максимальный Давление масла в прогретом двига­теле, кПа (кгс/см⁸):

при номинальной частоте вра­щения

при минимальной частоте вра­щения холостого хода, не менее Масса незаправленного двигателя, кг

740

четырехтактный, жидкостного охлаж­дения, с воспламенением от сжатия 8

V-образное с углом развала 90° 1—5—4—2—б—3—7—8 против часовой стрелки

120 X 120

10,85

17

154,5 (210) 638 (65)

600 2930

6,24 • 10~⁸ (165). 6,62 • 10-⁸ (175)

4.00—550 (4,0—5,5) 100 (1) 750

Высокая литровая мощность и низкий удельный расход топлив г достигнуты форсированием двигателя по частоте вращения, пример нением совершенного смесеобразования, высокой степени сжатия¹ и использованием тороидальной камеры сгорания,- .

Трудоемкость технического обслуживания двигателя в процесса эксплуатации значительно снижена благодаря применению закрыв

той системы охлаждения с все- сезоиной специальной охлаж­дающей жидкостью» высоко­качественных моторных ма­сел, двухступенчатого возду­хоочистителя сухого типа,эф­фективных топливных и мас­ляных фильтров.

Высокие пусковые ка­чества двигателя при низких температурахобеспечеиы при­менением аккумуляторных ба­тарей повышенной емкости, мощного стартера, маловяз­кого моторного масла и систе­мы предпускового разогрева двигателя.

Двигатель состоит из кри вошипно-шатунного механиз май механизма газораспреде ления и систем смазки, ох^; лаждеиия, разогрева, шнтаявя топливом, питания воздухом и выпуска отработавших газов.

2.1. УСТРОЙСТВО КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА

Кривошипио-шагуиньш механизм является основным меха­низмам {юшнеэогодшгаггел^Он служит для восприятия давления газов в такте рабочего хода и преМр&зоВания возвратно-поступа­тельного движения поригней во вращательное движение колен­чатого вала. Он состоит из бд©к-ка$югера, гильз и головок цилиндров, поршней с кольцами гт поршневьши пальцами, шатунов, коленчатого вала, коренных и игатупных подшипников и маховика.

Блок-картер (рис. 2 j>) представляет собой жесткую моноблоч­ную V-образную конструкцию, отлитую из легированного серого чугуна как одно целое с блоками цилиндров и верхней частью картера. Высокая жесткость блока обеспечивается разделением картерного пространства на отдельные отсеки поперечными пере­городками с силовым оребрением и низким расположением плоско­сти разъема верхней половины картера с масляным поддоном (зна­чительно ниже оси коленчатого вала).

fit.. Н-М KZCM 700 70

						I
						I
							* •
					•					1
								/
							/		кг/v
						/				38
										36
					/					»
				/						32
				г						30
			/							W
		у	г							16
		/								»
	J	г—	/							22
	/	У								го
	Г-	/								ш,
										16
— -	{		■	-						&
t -

650 600 550 500 450

65 60 55 50 45

9_е

? „•8

Ne

95,6 139

88,3 120

50,9 1W

7X5 100

66,2 90

58jl 80

51,5 70

Щ1 60

Рис. 2,4. Скоростная характеристика двигателя модели 740:

Afg— МОЯфОСТЬ, кВт (л. с); М_к — крутящий мо- мвнт. Н<м (кгс-м); п — частота вращения, ефмин; G_r — расход топлива, кг/ч; g_e — удель­ный расход топлива, кг/Дж (г/л. о. ч}

МЮ

В верхней части блока под углом 90° расположены два ряда цилиндровых гнезд л од вставные «мокрые» гильзы с при вал очными поверхностями под головки цилиндров. Левый ряд цилиндров сме­щен относительно правого вперед иа 29,5 мм, что вызвано установ­кой двух инжиих головок шатунов иа общую шатунную шейку коленчатого вала.

По всей высоте цилиндров сделаны протоки для охлаждающей жидкости, благодаря чему обеспечивается интенсивный отвод тепла от гнльз цилиндров, что обеспечивает охлаждение поршней н порш­невых колец и снижает температуру масла. Водяные рубашки блока н головок цилиндров между собой сообщаются посредством специальных отверстий в привал очных плоскостях, уплотняемых резиновыми кольцами,

В картер ной части блока имеется система каналов для подвода масла нз центрального канала к подшипникам коленчатого н рас­пределительного валов, деталям привода механизма газораспреде­ления, фильтру очнсткн масла, центробежному фильтру н ком­прессору.

Гнезда в блоке под коренные вкладыши растачиваются прн установленных крышках коренных опор, поэтому последние" не- взанмозаменяемы н устанавливаются в строго фиксированном по­ложении. Крышки коренных опор ккартерной части блока крепятся поперечными болтами-стяжкамн.

К переднему торцу блока прикреплена крышка, к заднему — картер маховика, снизу блок закрыт поддоном, который одновре­менно служит емкостью для системы смазкн двигателя.

Гильзы цилиндров «мокрого» типа легкосъемные, изготовлены из спЙЬшГьного чугуна центробежным лнтьем н объемно закалены токамн высокой частоты для повышения износостойкости. Внутрен­няя поверхность гнльзы обработана п л ос ков ер шинным хонннгова- ннем для получения редкой сеткн впаднн н площадок под углом к осн гнльзы. Такая обработка способствует удержанию масла во впадннах и лучшей прнрабатываемости гнльз.

Центрирование гильзы в гнездах блока осуществляется при помощи верхнего н нижнего наружных обработанных поясов. В верхней части гнльза имеет упорный бурт с выступами для уста­новки на упорный торец блока цилиндров н надежного уплотнения газового стыка с головкой цилиндра.

Водяная полость между блоком н гнльзой уплотнена регнновы- мн кольцами круглого сечення: в верхней части установлено одно кольцо под буртом в проточке гнльзы, в нижней части два кольца в проточках блока.

Головки цилиндров (рис. 2.6), отдельные ,на каждый цнлнндр, нзГ0К>Ш№нь1 нз" алюминиевого сплава. Онн имеют водяные рубашки, сообщающиеся с рубашкой блока, впускные н выпускные каналы, вставные седла н направляющие втулки клапанов. ^^

Стык головкн цилиндра с блоком уплотняется двумя типами прокладок. Формованные резиновые прокладки уплотняют пере­пускные отверстия для воды и масла, а также стык головкн с блоком

Рис. 2.S. Блок-картер в сборе;

/ — блок-картер; 2 — гильза цилиндра; 3 — резиновое уплотмнтельное кольцо гильш; 4 — крышка заднего коренного подшипника коленчатого вала; 5 —крышка передаете коренного подшипника коленчатого вала; б — прокладка передней крышки блока; 7 — пе­редняя крышка блока; 8 — резиновая манжета; рым-болт

Рис. 2.6. Головка цилиндра с клапанами в сборе:

t — головка цилиндра; 2 — прокладка крышки головки; 3 болт крепления крышки; 4 — крышка головKrf цилиндра; 5 ~ болт крепления головки; втулка прокладки патрубка; 7—уплотиительное кольцо газового стыка; 8— выпускной клапан; 9 —седло клапана; 10 — направляющая втулка клапана; 11— шайба пружин клапана; 12 — наружная и внут­ренняя пружины клапана; 13— тарелка пружин клапана; 14 — втулка тарелки; 15 сухарь клапана; 16 » уплотнителькая манжета; 17 — впускной клапая

по контуру. Стальная прокладка, деформируемая стальным опор­ным кольцом, запрессованным в головку на нижней плоскости,— газовый стык.

В верхней плоскости головки размещены клапанный механизм и форсунка, Клапанный механизм головки закрыт алюминиевой крышкой, уплотненной прокладкой, Чугунные седла и металлоке- рамические направляющие втулки клапанов растачиваются после их запрессовки в головку. Со стороны привалочной плоскости в каж­дой головке выполнены два отверстия, в которые при сборке двига­теля входят запрессованные в блок фиксирующие штифты. Каждая головка крепится к блоку цилиндров четырьмя болтами. Отверстия под болты выполнены в специальных бобышках, сделанных в боко­вых стенках водяной рубашки,

Впускной и выпускной каналы расположены в противополож­ных боковых стеиках головки. Впускной канал имеет тангенциаль­ный профиль, обеспечивающий вихревое движение воздуха в цилинд­ре, улучшение смедеобразоваиия и ускорение процесса сгорания впрыскиваемого топлива, Гнездо под форсунку расположено со сто­роны выпуска под углом к оси цилиндра.

Поршни (рис. 2.7) изготовлены из высококремиистого алюми­ниевого сплава. Применение алюминиевого сплава улучшает тепло­отдачу и уменьшает массу поршней, а следовательно, и инерцион­ные силы, действующие в кривсшипио-шатуниом механизме из-за неравномерного движения поршней.

В толстостенном днище поршня выполнена открытая тороидаль­ная камера сгорания, а в головке поршня — три канавки под порш­невые кольца. Верхняя канавка, как наиболее нагруженная, имеет вставку из жаропрочного чугуна.

Боковая поверхность поршня по высоте бочкообразная (диа­метр головки поршня меньше дигметра юбки). В поперечном сече­нии юбка имеет форму эллипса, причем большая ось эллипса рас­положена в плоскости, перпендикулярной к оси пальца. Такая конструкция поршня обеспечивает практическую независимость зазора между поршнем и гильзой в ллсскости движения шатана от теплового состояния двигателя и тем самым предотвращает закли­нивание поршня при работе прогретого двигателя. В то же время благодаря эллиптичности поршня при работе непрогретого двига­теля снижается шум благодаря уменьшенному зазору между порш­нем и стенкой цилиндра.

Рис. 2.7, Поршень с шатуном:

1 — маслосъемиое кольцо в сборе: 2— витой пружипиый расширитель; S— чугуким кольцо; 4 — компрессновное кольцо; 5—стопорное кольцо поршневого пальца; 6 пор­шень; 7 — втулка шатуна; S— шатун; 9 — болт крепления крышки шатунного подшш- лнка; Ю — крышка шатунного подшипника; // — вкладыш нижней головки шатута

На поверхность юбкн поршня нанесено коллондно-графитовое покрытие для улучшения приработки поршня к гнльзе.

Внутренняя форма поршня обеспечивает равномерное распре­деление потока тепла от дннща к юбке. Кольцевое утолщение на нижней внутренней стороне юбки увеличивает жесткость поршне и дает возможность прн частичном срезании этого утолщения под­гонять поршни по массе.

Нижняя канавка под маслосъемное кольцо имеет отверстия для отвода масла, снимаемого кольцом с поверхности цилиндра.

На каждом поршне устанавливаются два компрессионных и одно маслосъемное кольца. Компрессионные кольца изготовлены нз специального чугуна с шаровидным графнтом. Рабочая поверх­ность наиболее нагруженного верхнего компрессионного кольца покрыта слоем хрома, а поверхность нижнего — слоем молибдена. Маслосъемное кольцо сборной конструкции. Оно состоит из чугун­ного кольца коробчатого сечения с хромированной рабочей поверх­ностью н витого пружинного расширителя. Хромирование колец повышает их износостойкость.

Йоршень с шатуном соединен пустотелым пальцем плавающего гнпа, осевое перемещение которого в поршне ограничивается двумя Пружинными стопорными кольцами.

Шатуны стальные, двутаврового сечения. Нижняя головка шатуна разъемная. Для точной посадки вкладышей подшипника нижнюю головку шатуна окончательно обрабатывают в сборе с крышкой, вследствие чего крышки шатунов становятся невзанмо- заменяемымн. На крышке н шатуне нанесены метки спаренности в виде трехзначных порядковых номеров. Кроме того, на крышке шатуна выбит порядковый номер цилиндра.

Подшипниками скольжения в верхней головке шатуна служат биметаллические неразъемные втулкн с рабочим бронзовым слоем; в нижней головке шатуна — съемные взаимозаменяемые вкладыши. Крышка нижней головкн шатуна крепится гайками на двух болтах запрессованных в боковые выступы верхней головкн шатуна.

На каждой шатунной шейке коленчатого вала устанавливаются по два шатуна.

Коленчатый вал (рис. 2.8) изготовлен из высокоуглероднстой стали метоДбм горячей штамповки и упрочнев азотированием..Он имеет пять коренных опор и четыре шатунные шейки, которые свя­заны между собой щеками. В шатунных шейках вала Выполнены полости, закрытые заглушками, где масло подвергается дополни­тельной центробежной очистке. Полости шатунных шеек сообща­ются наклонными отверстиями, просверленными в щеках вала, с поперечными каналами в коренных шейках.

На щеках, носке н хвостовике коленчатого вала имеются про­тивовесы системы уравновешивания: на щеках они выполнены как одно целое с коленчатым валом; на носке н хвостовике напрессова­ны при сборке н фиксируются сегментной шпонкой.

На носке коленчатого вала установлена ведущая шестерня при-

Рис. 2.8. Коленчатый вал:

1 — полумуфта отбора мощности', 2 — стопорная шайба иоска коленчатого вала*, 3 — передний противовес; 4 — ведущая шестерня привода масляного насоса; 5 — цглунЬса по­лости шатунной шейки; 6—> задний маслоотражатель; /—распределительная цзе^териг в—задний противовес; 9 — полукольца упорного подшипника коленчатого цала| по­крышка коренного подшипника коленчатого вала; И — вкладыш коренного подшипника

.коленчатого вала

вода масляного насоса, на хвостовике — распределительная шестер­ня в сборе с маслоотражателем. В торцевой частн носка коленча­того вала имеется отверстие для установки полумуфты отбора мощ­ности, в торцевой частн хвостовика — два отверстия для запрессовки штнфгов фиксации маховика, осевое отверстие для опорного под­шипника первичного вала коробки передач н резьбовые отверстия для болтов крепления маховика.

От осевых смещений вал фиксируется четырьмя упорными ста- леалюмннневымн полукольцами, установленными в выточках блока н крышке задней коренной опоры.

Уплотнение коленчатого вала осуществляется самоподжимиым сальником, запрессованным в картер маховика, н маслоотража­телем.

Вкладыши (рнс. 2.8) коренных и шатунных подшипников колен­чатого ваЖГнзготовлены нз стальной ленты, покрытой слоем свин­цовистой бронзы и тонким слоем свинцовистого сплава. Верхние и нижние вкладыши коренных подшипников невзаимозаменяемы. Верхние вкладыши коренных подшипников отличаются от ниж­них наличием отверстий для подвода масла н кольцевой канавки для его распределения. Верхние и нижние вкладыши шатунных подшипников коленчатого вала в нижней головке шатуна взаимоза­меняемы.

Рис. 2,9, Маховик:

1 — зубчатый венец маховика: 2 — фиксатор маховика в сборе: 3 — болт крепления маховика; 4 упорное пружинное кольцо; 5 — установочная втулка маховика; 6 --> ман­жета периичного вала

Для предотвращения от проворачивания и осевых перемещений вкладышей в гнездах иа краях постелей вкладышей выштамповаиы кромки, которые входят в соответствующие пазы, выполненные в по­стелях блока и крышках коренных и шатунных подшипников.

^Magg&uK (рис. 2.9) отлит из сдециального серого чугуиа. Он крепится к заднему торцу коленчатого вала восемью болтами из легированной стали. Точная фиксация маховика на коленчатом валу достигается при помощи двух установочных штифтов, запрессован­ных в торец коленчатого вала. На обработанную цилиндрическую поверхность маховнка иапрессоваи зубчатый веиец, предназначен* ный для соединения с шестерней вала стартера при пуске двига­теля.

2.2. УСТРОЙСТВО МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Механизм газораспределения служит для фазирования начала и конца процессов впуска свежего воздуха в цилиндры и выпуска из иих отработавших газов в соответствии с принятым для даииогС двигателя порядком работы цилиндров.

Открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов происхо­дит в строго определенных положениях поршня по отношению к верхней и иижией мертвым точкам, которые соответствуют угла») поворота коленчатого вала, указанным в диаграмме фаз газорас<, пределеиня (рис. 2,10).

Начало открытия впускиого клапаиа при положении поршня, соответствующем 10° п. к. в. до ВМТ, закрытия — 46° после НМТ. Начало открытия выпускного клапаиа — 66° до НМТ, закрытия — 10° после ВМТ. Перекрытие клапанов при положении поршия V ВМТ составляет 20° п. к. в.

Механизм газораспределения имеет верхнее расположение кла- пагсов (рис. !l,l 1 )._Uh состоит из распределительного вала 1 с шестер­ней 17, толкателей 2, штанг 4, коромысел 6, осей коромысел со стойками, впускных клапанов 14, выпускных клапанов 15, пружии 10, 11 и деталей крепления.

Привод распределительного вала осуществляется от коленчатого вала через шестерни привода агрегатов. Установка шестерен привода распре­делительного вала и агрегатов пока­зана на рис. 2.12, На торце каждой шестерни выбиты метки «0» и рискн, совпадение которых должно быть обес­печено при сборке двигателя для обеспечения правильности фаз газо­распределения.

При вращении распределитель- иого вала 1 ёГо кулачки в определен­ной последовательности набегают на толкатели 2 и поднимают их вместе со штангами 4, сообщая качательиое движение коромыслам 6. Последние, нажимая на стержни клапанов, пре­одолевают сопротивление пружии 10, 11 и открывают отверстия впускиого или выпускного каналов в головке цилиндров. Закрытие клапанов происходит под дейст­вием разжимающихся пружин.

Распределительный вам стальной, рабочие поверхности кулачков и опорных шеек цементированы и закалены токами высокой часто­ты. Профиль кулачков неодинаковый для впускных н выпускных клапанов. Распределительный вал установлен в расточке блока на пяти подшипниках скольжения, представляющих собой стальные втулки, залитые антифрикционным сплавом. На задний конец распределительного вала насажена прямозубая шестерня. От осе­вого перемещения распределительный вал фиксируется подшипни­ком задней опоры, установленным в корпусе 16, в торцы которого с одной стороны упирается ступица шестерни 17, с другой — упор­ный бурт задней опорной шейки вала. Корпус подшипника 16 кре­пится к блоку цилиндров тремя болтами.