книги из ГПНТБ / Поспелов Д.Р. Конструкция двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением

Рис. 113. Продольный и поперечный

180

181

Топливный насос — четырехплунжерный стандартной конст­ рукции (у двухцилиндрового двигателя — одноплунжерный). Форсунка имеет трехили четырехдырчатый распылитель и отре­ гулирована на давление 170 кГ/см2.

Смазочное масло засасывается из поддона через заборную сетку и подается шестеренным насосом, приводимым косозубой шестерней от коленчатого вала, к полнопоточной центрифуге, от­ куда через масляный радиатор поступает к среднему подшипни­ ку. Из последнего по отверстиям в коленчатом вале масло рас­ пределяется между остальными подшипниками. В шатунных шей­

182

ках имеются полости для центробежной очистки масла. Для смазки клапанного механизма масло подается по трубкам к каж­ дой головке.

Масляный радиатор представляет собой одну длинную, свер­ нутую в несколько петель алюминиевую трубку с выдавленными на ее поверхности охлаждающими ребрами. Радиатор располо­ жен под воздухораспределительным кожухом. В дальнейшем предполагается применить радиатор трубчато-ленточной конст­ рукции. В холодное время года радиатор отключается и масло циркулирует по укороченному контуру.

Двигатель пускают от электростартера. Для облегчения пуска в холодное время года во впускном трубопроводе поме­ щена электроспираль, питаемая от аккумуляторной батареи. Для работы при низких температурах окружающей среды дви­ гатель снабжается воздушным подогревателем, установленным на раме трактора и работающим на дизельном топливе. От подо­ гревателя горячий воздух по короткому шлангу большого сече­ ния подается под направляющий кожух вентилятора, откуда он проходит по межреберным каналам цилиндров и их головок. Для устранения утечки этого воздуха входное отверстие венти­ лятора закрывается специальным диском. Время прогрева дви­ гателя составляет приблизительно 1 мин на 1° С понижения тем­ пературы (отрицательной) окружающей среды. Включение и выключение подогревателя осуществляется из кабины трактора.

Часть выпускаемых двигателей оборудуют специальным двух­ тактным карбюраторным двигателем, улучшающим прокручива­ ние двигателя при низких температурах окружающей среды.

Основным отличием двухцилиндровой модели (рис. 115) от описанной четырехцилиндровой состоит в изменении конструк­ ции деталей, связанных с числом цилиндров, а также в наличии механизма уравновешивания опрокидывающего момента от сил инерции первого порядка и моментов от сил инерции второго по­ рядка. Механизм уравновешивания состоит из одного балансир­ ного вала с противовесами на его концах, смонтированного в ле­ вой нижней части картера и вращающегося с частотой вращения, равной частоте вращения коленчатого вала, в направлении, про­ тивоположном направлению вращения последнего. Противовесы создают момент, равный по абсолютной величине, но противо­ положный по знаку моменту сил инерции возвратно-поступатель­ но движущихся частей шатунно-поршневой группы двигателя. Момент центробежных сил вращающихся масс кривошипно-ша­ тунного механизма уравновешивается противовесами на крайних щеках коленчатого вала, а также приливами в шкиве на носке ко­ ленчатого вала и в маховике.

Другие конструктивные различия четырех- и двухцилиндро­ вой моделей вытекают из разницы в числе цилиндров. Отсутст­ вие у двухцилиндровой модели гидронасоса дало возможность использовать лобовую поверхность двигателя для размещения

183

I

185

184

маслоочистительной центрифуги. Остальные агрегаты установле­ ны так же, как и у четырехцилиндровой модели.

Вентилятор двухцилиндрового двигателя отличается от вен­ тилятора четырехцилиндрового двигателя различными углами установки лопастей, а также тем, что в корпус вентилятора встав-

Рис. 116. Принципиальная схема системы автоматического регули­ рования охлаждения дизелей ВТЗ

1 — вентилятор с гидромуфтой; 2 — термоклапан; 3 — баллончик с рас­

13 — патрубок для слива масла; 14 — маслопровод от датчика темпера­

туры к гидромуфте

лен электрогенератор, на валу которого неподвижно посажено рабочее колесо.

ВТЗ совместно с НАТИ разработана система автоматическо­ го регулирования теплового состояния выпускаемых этим заво­ дом дизелей с воздушным охлаждением. На рис. 116 приведена принципиальная схема этой системы для четырехцилиндрового дизеля. Она состоит из следующих основных частей: узла венти­ лятора, объединенного с гидромуфтой переменного наполнения (см. рис. 186), датчика температуры головки цилиндра и соеди­

186

няющих их маслопроводов. Принцип ее работы состоит в следу­ ющем. При изменении температуры головки цилиндра изменяет­ ся величина открытия клапана датчика температуры, что приво­ дит к изменению количества масла, перепускаемого клапаном из системы смазки двигателя в гидромуфту. Это приводит к измене­ нию числа оборотов ведомого колеса гидромуфты, соединенного с рабочим колесом вентилятора. Таким образом, с изменением температуры головки, происходящим при изменении нагрузки двигателя или температуры окружающей среды, изменяется про­ изводительность вентилятора. При температуре головки до 125° С клапан термодатчика полностью перекрывает масляный канал и вентилятор не вращается. Величина ее не опускается ниже 70° С даже при отрицательных температурах окружающей среды; при температуре головки цилиндра выше 175° С канал, соединяющий масляную магистраль с гидромуфтой, полностью открыт и вен­ тилятор вращается с частотой на 3% меньше номинальной.

Так как система охлаждения рассчитана на обеспечение нор­ мального теплового состояния двигателя при его работе на пол­ ной нагрузке при температуре окружающей среды +40° С, т. е. на условия, сравнительно редко встречающиеся в обычной экс­ плуатации, то при изменении этих условий по сравнению с рас­ четными всегда будет наблюдаться меньшая производительность вентилятора и более высокие температуры деталей. Это приводит к снижению механических потерь и удельного расхода топлива в большинстве условий эксплуатации.

Изменение температур металла двигателя приводит к измене­ нию температуры картерного масла.

Гидромуфта является одним из наиболее надежных элемен­ тов систем регулирования, почти не требующих обслуживания. Размещение ее в ступице вентилятора не приводит к существен­ ному усложнению его конструкции, но полностью устраняет по­ требность в месте для нее. Ведущее колесо гидромуфты соедине­ но с приводным шкивом с помощью стяжного болта так же, как и ведомое колесо гидромуфты соединено с рабочим колесом вен­ тилятора. Опорные втулки того и другого колеса вращаются на двух шарикоподшипниках каждая. Соосность ведущего и ведо­ мого валов обеспечивается при их установке в подшипники.

Масло в гидромуфту подводится по отверстию в корпусе под­ шипников ведущего вала, а затем по отверстиям в самом ведущем колесе. Из полости гидромуфты масло выбрасывается при ее вра­ щении через отверстие диаметром 1 мм, просверленное в наибо­ лее удаленной от оси вращения части ведущего колеса. Выбра­ сываемое непрерывно масло стекает по специальному штуцеру в масляной поддон двигателя.

Ведущее колесо гидромуфты всегда вращается с числом обо­ ротов, соответствующим числу оборотов коленчатого вала, де­ ленному на передаточное отношение от коленчатого вала к валу вентилятора. Число оборотов ведомого колеса определяется сте­

187

пенью заполнения полости гидромуфты маслом, вызывающим сцепление колес через имеющиеся у них радиальные лопасти.

При полностью свободной гидромуфте она может делать не­ большое число оборотов, если сила сцепления колес с воздухом, отбрасываемым к наружной стенке гидромуфты, будет больше силы трения в ее подшипниках. Уменьшается время прогрева двигателя, что приводит к уменьшению износа трущихся дета­ лей. Снижение числа оборотов вентилятора уменьшает уровень его шума.

Рис. 117. Датчик температуры:

1 — термобаллон; 2 — контргайка; 3 — прокладка; 4 — золотник; 5 — корпус; 6 — стопорная пластина; 7 — проволока; 8 — пломба; 9 — пружина; 10 — пробка

Датчик температуры (рис. 117) ввертывается в резьбовое от­ верстие головки цилиндра так, что заключенная в нем жидкость с большим коэффициентом объемного расширения воспринимает тепловую энергию от головки через тонкие стенки баллончика.

Расширение жидкости сообщается гармошечному элементу («сильфону»), который, растягиваясь, толкает шток, ввернутый во втулку-золотник, перекрывающий масляный канал.

Регулировка хода золотника по величине расширения нагре­ вающейся жидкости производится только при изготовлении дат­ чика. Датчик устанавливают только в одной головке, и по ее тем­ пературе регулируется подача охлаждающего воздуха. Это тре­ бует соблюдения идентичности в условиях работы отдельных ци­ линдров двигателя. Описанную систему регулирования предпола­ гается применить на всех двигателях, выпускаемых заводом.

ДИЗЕЛИ «ГЮЛЬДНЕР»

Фирма Гюльднер (ФРГ) выпускает несколько семейств дизе­ лей с воздушным охлаждением универсального применения (табл. 20). Приблизительно половина из общего количества мо­ делей имеет камеру сгорания в поршне, а другая половина —

188

• Цилиндры отклонены на 8° от вертикали.

вихревую камеру. У последних моделей с увеличенным диамет­ ром цилиндра этот диаметр равен ходу поршня. Все модели име­ ют рядное вертикальное расположение цилиндров. Однако у не­ которых двигателей цилиндры наклонены на 8° к вертикали для уменьшения расстояния от оси коленчатого вала до крайней точ­ ки по ширине двигателя.

У одно- и двухцилиндровых двигателей картер кривошипного механизма туннельного типа, а у двигателей с большим числом цилиндров он обычного типа с открытой нижней частью. Венти­ лятор у первых выполнен заодно с маховиком, а у вторых он сделан в виде независимого агрегата.

Характерной для последних моделей дизелей этой фирмы яв­ ляется конструкция четырехцилиндрового двигателя, показан­ ная на рис. 118. Высокий картер кривошипного механизма с большим расстоянием от оси коленчатого вала до верхней и ниж­ ней плоскостей обладает необходимой жесткостью, что особенно важно при больших межцилиндровых расстояниях этого двига­ теля. Неплоская форма стенок способствует уменьшению уровня шума работы двигателя.

Коленчатый вал снабжен полным количеством опор и привертными противовесами. Шатуны имеют косые разъемы нижней го­ ловки. Дно поршня сводчатой формы. Цилиндры отливаются из чугуна заодно с высокими и частыми ребрами. Головки изготов­ ляют из алюминиевого сплава. В головку залита чугунная камера сгорания. Головка имеет большие сечения для охлаждающего воздуха, что является следствием больших межцилиндровых рас-

189

190

Рис, 118. Продольный и поперечный разрезы дизеля «Польднер 4L79»

стояний. Увеличению сечения воздушного канала между пат­ рубками способствует расположение последних близко к краям головки и наклон клапанов друг к другу. Оба патрубка головки направлены по потоку охлаждающего воздуха, что вызвано необ­ ходимостью расположения камеры сгорания большого объема со стороны подачи охлаждающего воздуха. Стенки камеры также хорошо оребрены. Головка вместе с цилиндрами крепится к картеру четырьмя сквозными шпильками. Штанги привода кла­ панного механизма расположены со стороны выхода охлаждаю­ щего воздуха, поэтому увеличение их длины при работе двигате­ ля способствует уменьшению зазоров в приводе клапанов, что особенно важно при большой длине штанг у этого двигателя.

Охлаждающий воздух нагнетается осевым вентилятором с на­ правляющим аппаратом и подводится к цилиндрам направляю­ щим кожухом. Часть охлаждающего воздуха отводится в масля­ ный радиатор, расположенный за последним цилиндром. Венти­ лятор приводится во вращение ременной передачей от шкива на носке коленчатого вала. Натяжение ремня производится специ­ альным роликом. От второго ручья шкива вентилятора ремнем приводится электрогенератор, расположенный над двигателем. Производительность вентилятора не регулируется при постоян­ ном числе оборотов двигателя.

Топливный насос находится ниже направляющего кожуха вен­ тилятора и наклонен, чтобы не делать глубокого углубления в последнем. Для вентиляции внутрикартерного пространства меж­ ду впускным трубопроводом и крышкой распределительных шесстерен помещена специальная труба. Для улучшения пуска дви­ гателя в его камерах сгорания установлены свечи накаливания.

Масляный поддон имеет плоскую форму на всей длине дви­ гателя.

Форма камеры сгорания, расположенной в поршне, близка к шаровой. Она имеет смещенную с оси камеры горловину. У дви­ гателей с одним и двумя цилиндрами подача охлаждающего воздуха осуществляется от центробежного вентилятора, изготов­ ленного как одно целое с маховиком. В отличие от других двига­ телей с подобным вентилятором в данном случае использована измененная схема воздушного потока, устраняющая возможность попадания в сцепление пыли, содержащейся в охлаждающем

стенками в направлении маховика. Затем воздух входит в рабо­ чее колесо вентилятора, а оттуда направляется к цилиндрам и их головкам. Между первым и вторым цилиндрами установлен рассекатель, распределяющий воздух по цилиндрам. На выходе воздуха имеются обычные дефлекторы.

При описанной схеме движения охлаждающего воздуха кар­ тер двигателя эффективно охлаждается, по крайней мере, с од­

191