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

ваны на давление 18 кГ/см2. Так как наилучшим местом подачи топлива является место, наиболее удаленное от впускного кла­ пана, то форсунки установлены около входа воздуха во впускную воронку каждого цилиндра. В качестве дросселирующего устрой­ ства служит шибер, полностью выдвигаемый из воздушного ка­ нала. Шибер установлен на шарикоподшипниках.

Каждый цилиндр снабжен двумя свечами зажигания. Распре­ делители приводятся парой винтовых шестерен от промежуточ­ ного вала. Импульсы зажигания подаются не механическим рас­ пределителем, а с помощью индукционного датчика. Период ме­ жду вспышками равен 60° поворота коленчатого вала, порядок работы цилиндров следующий: 1—9—5—12—3—8—6—10—2— 7—4— 11. Для каждых трех рядом расположенных цилиндров одинаковые периоды между вспышками равны 240° поворота ко­ ленчатого вала, что упрощает конструкцию системы выпуска. Вы­ пускные трубы одинаковой длины для каждой из четырех групп цилиндров (1, 2 и 3; 4, 5 и 6; 7, 8 и 9; 10, 11 и 12) входят в кони­ ческую трубу.

Всистеме смазки имеется семь насосов: один нагнетательный

ишесть откачивающих, что сделано для того, чтобы поддержи­ вать двигатель как можно более сухим. Из насоса масло поступа­ ет в фильтр, затем в отверстия в половинах картера. В подшип­ ники коленчатого вала масло подается под давлением 5 кГ/см2, а

кклапанному механизму — через дроссельный клапан, понижа­ ющий давление до 3 кГ/см2. Термостат направляет откачиваемое масло в радиатор, если температура масла превышает 90°. Дви­ гатель работает на минеральном масле с присадками.

Для смазки шатунных подшипников масло подводится к тор­ цу коленчатого вала, как у двигателя «Порше 753». При этом достаточно иметь в коренных подшипниках давление 2,4 кГ/см2

(при частоте вращения вала 10 500 об/мин), в то время как при радиальном подводе масла к шатунной шейке давление масла в коренном подшипнике должно составлять 8 кГ/см2.

Охлаждающий воздух подается осевым вентилятором. Рабо­ чее колесо, изготовленное из пластмассы со стекловолокном, име­ ет внешний диаметр 330 мм.

Вентилятор расположен над двигателем, его рабочее колесо вращается в горизонтальной плоскости. Воздух от вентилятора равномерно распределяется по отдельным цилиндрам без приме­ нения каких-либо направляющих устройств, за исключением об­ щего кожуха. Вентилятор приводится от расположенного в кар­ тере промежуточного вала через пару конических шестерен. При­ водной вал вентилятора находится в своем картере, который соединен болтами с узлом приводных валов, соединенным с кар­ тером кривошипного механизма. Входное кольцо вентилятора, из­ готовленное из того же материала, что и рабочее колесо, центри­ руется по направляющим штампованным лопастям, соединяю­ щим кольцо со втулкой. Направляющий кожух сделан из пласт­

30 6

массы толщиной 1 мм. При номинальной частоте вращения дви­ гателя 8400 об/мин вентилятор подает 2,4 м3/сек воздуха, по­ требляя 17 л. с., что по отношению к 380 л. с. составляет около 3%. Из общего количества воздуха 35% идет на охлаждение ци­ линдров и 65% — на охлаждение головок.

ДВИГАТЕЛИ «СИТРОЕН»

Фирма Ситроен (Франция) выпускает микро- и малолитраж­ ные легковые автомобили, оборудуемые двух- и четырехцилинд­ ровыми двигателями с воздушным охлаждением. Имеется не­ сколько модификаций этих двигателей. Но все они выполнены по одинаковой конструктивной схеме — с противолежащими ци­ линдрами. Поэтому для анализа конструкций этих двигателей до­ статочно рассмотреть одну из последних моделей (табл. 47), на­ пример модель GS. Частичный разрез этого двигателя показан на рис. 169.

Таблица 47

Четырехтактные двигатели «Ситроен» с противолежащими цилиндрами

Двигатель устанавливается в передней части автомобиля. Картер кривошипного механизма состоит из двух симметричных половин, отливаемых из легкого сплава как одно целое с полови­ нами масляного поддона и картера трансмиссии, соединяемых в вертикальной плоскости, проходящей по оси коленчатого вала. Половины соединяются друг с другом болтами. Внешняя поверх­ ность нижней стенки поддона снабжена ребрами для лучшего охлаждения масла и повышения жесткости конструкции.

Коленчатый вал вращается на трех опорах скольжения.

В боковые расточки картера вставлены цилиндры, отлитые из алюминиевого сплава вместе с ребрами. Расстояние между осями двух соседних цилиндров определяется наличием индиви­ дуальных шеек для каждого шатуна.

Индивидуальные головки цилиндров отливаются из алюмини­ евого сплава и имеют необрабатываемую полусферическую ка­ меру сгорания. Головки выполнены заодно с клапанной короб­ кой. Дно коробки соединено вертикальными ребрами со впуск­ ным и выпускным патрубками и с межклапанной перемычкой. Между ребрами образованы каналы большого сечения для про­ хода охлаждающего воздуха, подаваемого вдоль оси коленчатого вала.

Рис. 169. Двигатель «Ситроен» GS

Над одной из клапанных коробок помещена маслозаливная горловина. Из клапанной коробки масло по трубе большого диа­ метра стекает в поддон.

Клапаны расположены под углом друг к другу и приводятся через рокеры верхними распределительными валами, приводимы­ ми зубчатыми ремнями от звездочек на коленчатом валу.

Впускные патрубки направлены вверх к карбюратору, а вы­ пускные — вниз. Тот и другой расположены в плоскости, перпен­ дикулярной потоку охлаждающего воздуха. Воздух подается осевым вентилятором, расположенным на носке коленчатого вала.

Рабочее колесо с девятью лопастями, имеющими переменный шаг, изготовлено из пластмассы. От вентилятора воздух специ­ альным кожухом направляется к цилиндрам и их головкам.

Под карбюратором проходит горячее масло, улучшающее ис­ парение смеси. Впускной трубопровод и воздухоочиститель подо­ браны таким образом, что обеспечивается некоторый инерцион­ ный наддув.

3 0 8

Для охлаждения масла имеется радиатор. Двигатель отли­ чается меньшим шумом работы по сравнению с ранними моделя­ ми этой фирмы.

ДВИГАТЕЛИ «ТАТРА»

Предприятие Татра (ЧССР) выпускает легковой автомобиль Т-603 с двигателем воздушного охлаждения (табл. 48). Этот же двигатель устанавливается на спортивных автомобилях, но пу­ тем повышения частоты вращения и среднего давления мощность этого двигателя значительно увеличена. Этому способствовало применение полусферической камеры сгорания с большими кла­ панами, обеспечивающими хорошее наполнение цилиндров даже при высоких частотах вращения.

Таблица 48

Четырехтактные двигатели «Татра» и «Робур-Верке»

Двигатель устанавливается в заднем отсеке автомобиля и ох­ лаждается воздухом, забираемым из моторного отсека по меж­ реберным каналам. Каждый ряд цилиндров (рис. 170) снабжен осевым вентилятором, расположенным на внешней стороне дви­ гателя и приводимым клиновым ремнем от коленчатого вала. Ра­ бочее колесо с десятью лопастями изготовлено из листовой стали путем сварки. В корпус вентилятора, отлитый из алюминиевого сплава, залиты 26 лопастей направляющего аппарата, изготов­ ленных из листовой стали. Производительность вентилятора на режиме максимальной мощности (85 л. с.) около 3400 м3/ч или 40 м3/л.с.-ч при статическом давлении около 85 кГ/м2. Примерно 20% от указанного количества воздуха идет на охлаждение мас­ ляных радиаторов.

Картер кривошипного механизма отлит из алюминиевого сплава и имеет большую ширину, придающую ему необходимую

3 0 9

310

Рис. 170. Продольный и поперечный разрезы двигателя «Татра 603»

жесткость. В середине картера имеется высокий выступ, в кото­ ром сделаны подшипники распределительного вала. Картер за­ крыт глубокой крышкой. К нижней плоскости картера привернут мелкий поддон, к передней части которого привернут глубокий масляный резервуар.

Коленчатый вал с пятью коренными и четырьмя шатунными шейками, расположенными под углом 90° друг к другу, отштам­ пован заодно с противовесами. Вследствие применения алюмини­ евого картера вкладыши коренных подшипников сделаны тол­ стостенными.

На двигателе установлены чугунные цилиндры с точеными ре­ брами. Малые для данного расположения цилиндров межцилин­ дровые расстояния не дали возможности получить ребра боль­ шой высоты в местах прилегания цилиндров друг к другу, поэто­ му необходимая поверхность получена путем уменьшения шага ребер, введения их механической обработки и увеличения высоты ребер в поперечном сечении двигателя.

Конструкцию головки цилиндра определяют: применение по­ лусферической камеры сгорания с наклоненными друг к другу под 75° клапанами и расположение последних в одной плоскости, параллельной направлению воздушного потока. Поверхность оребрения головки значительно больше, чем у предыдущей модели «Татра 87» с таким же расположением, диаметром и чис­ лом цилиндров. Патрубки прижаты к основанию головки и выве­ дены в разные стороны, причем впускные патрубки выведены в пространство между рядами цилиндров и подсоединены к установленному здесь карбюратору.

Выпускные патрубки выведены на внешние стороны двигате­ ля и подсоединены к выпускным трубопроводам, отдельным для каждого ряда цилиндров. Указанное расположение патрубков соответствует принятой для этого двигателя схеме подачи охла­ ждающего воздуха просасыванием, так как выпускные патрубки обдуваются после впускных и не передают последним своей теп­ ловой энергии через проходящий охлаждающий воздух. При противоположном направлении охлаждающего воздуха такой по­ догрев имел бы место и привел к повышению температуры го­ ловки.

Головка отлита из алюминиевого сплава. Ребра расположены параллельно ее основанию, за исключением ребер, соединяющих патрубки с основанием головки. В головку запрессованы чугун­ ные вставки седел клапанов и направляющие втулки клапанов, а также ввернута бронзовая резьбовая втулка для свечи зажига­ ния. Головка вместе с цилиндром крепится к картеру шпильками,

ловкой и картером осуществляется без прокладок.

Коромысла, воздействующие на клапаны, одинаковы, распо­ ложены в клапанной коробке симметрично относительно оси ци­

311

линдра, штанги толкателей имеют разную длину. Штанги приво­ дятся в движение от распределительного вала, поэтому они рас­ положены между цилиндрами и обдуваются ненагретым охлаждающим воздухом.

Распределительный вал, вращающийся в пяти опорах на цен­ тральном возвышении картера, приводится роликовой трехряд­ ной цепью от звездочки на носке коленчатого вала. Большое расстояние между осями распределительного и коленчатого ва­ лов сделано для создания возможности размещения над основа­ ниями головок цилиндров штанг толкателей выпускных кла­ панов.

Распределитель приводится во вращение шестернями со спи­ ральными зубьями, находящимися на носке коленчатого вала. От этих же шестерен приводится и масляный насос. Питание двигателя производится от сдвоенного карбюратора «Солекс» с падающим потоком, установленного в пространстве между ряда­ ми цилиндров над выпускными трубопроводами.

В систему смазки включены два радиатора. Для смазки кла­ панного механизма масло подается по отверстиям в штангах. В нижних головках шатунов имеются отверстия для разбрызги­ вания масла на стенки цилиндров. Со стенок цилиндра масло соскребается одним кольцом, помещенным над поршневым пальцем.

У форсированной модификации двигателя «Татра 603F» су­ щественно улучшена топливная экономичность по сравнению с ос­ новной моделью «Татра 603» путем повышения степени сжатия, применения двух выпускных труб, изменения установки карбю­ ратора и ликвидации автомата изменения угла опережения за­ жигания, работающего на разрежении.

Спортивные модификации данного двигателя отличаются от прототипа наличием распределительного вала с кулачками спе­ циального профиля, более сильных клапанных пружин, двух кар­ бюраторов, а также повышенной степенью сжатия.

ДВИГАТЕЛИ «ФИАТ»

Фирма Фиат (Италия) выпускает микролитражный автомо­ биль «Фиат 126» с двигателем воздушного охлаждения. В отли­ чие от предыдущей модели этой фирмы «Фиат 500» двигатель имеет горизонтальное одностороннее расположение цилиндров, причем конструкция цилиндров осталась прежней. При таком расположении цилиндров двигатель имеет малую по сравнению с вертикальным расположением цилиндров высоту и более до­ ступные для осмотра (по сравнению с горизонтально-противо­ положным расположением цилиндров) клапанный механизм и свечи зажигания (рис. 171).

При повороте цилиндров в вертикальное положение вентиля­ тор оказывается подвешенным к картеру двигателя за литой

312

кронштейн, на котором расположен корпус генератора, притя­ нутый к кронштейну широким хомутом. На валу генератора ря­ дом с его корпусом посажено рабочее колесо осевого вентилято­ ра (у предыдущей модели был центробежный вентилятор), за­ жатое гайкой. К диску рабочего колеса привернут болтами

Рис. 171. Продольный и поперечный разрезы двигателя «Фиат 126»

приводной шкив с раздвижными шайбами для натяжения ремня.

Расположение генератора в потоке холодного воздуха поло­ жительно влияет на его работоспособность. Из кожуха, направ­ ляющего охлаждающий воздух к цилиндрам и их головкам, воздух поступает в межреберные каналы, на выходе из которых установлен воздухосборник. Последний снабжен заслонкой, на­ правляющей воздух или наружу, или вновь ко входу в вентиля­ тор. Цилиндрический штампованный кожух вентилятора имеет кольцевые канавки для придания ему жесткости и снижения шума. Кожух крепится к кронштейну генератора быстросъемны­ ми скобами.

3 1 3

Картер кривошипного механизма имеет небольшую высоту, но вместе с кронштейном генератора он приобретает достаточ­ ную жесткость. Картер отлит из легкого сплава. В передней и задней стенках имеются большие отверстия, в которые вставле­ ны фланцы с неразъемными вкладышами коренных опор колен­ чатого вала. Фланцы привернуты к картеру болтами. К перед­ нему торцу картера привернута крышка механизма привода газораспределения. К задней стенке прилита верхняя часть картера маховика, выступающая за плоскость установки цилиндров.

Пустотелый коленчатый вал отлит заодно с большим проти­ вовесом, расположенным в средней части вала. Шатунные шей­ ки расположены по одну сторону от оси вала. К заднему торцу вала привернут тонкий маховик, а на передний конец надета ступица шкива привода вентилятора и кожух центробежного маслоочистителя.

Под передней крышкой картера на коленчатый вал посаже­ на звездочка цепной передачи к распределительному валу, поме­ щаемому в картер со стороны, противоположной воздухораспре­ делительному кожуху.

По окружности отверстий в картере для установки цилиндров на внутренней стороне опорной плиты предусмотрены кольцевые ребра жесткости. Цилиндр мало опущен в пространство кар­ тера.

Большое межцилиндровое расстояние дало возможность по­ лучить на цилиндрах высокие ребра, отлитые вместе со втулкой из чугуна.

На цилиндры установлена общая головка, отлитая из алю­ миниевого сплава и прикрепленная вместе с цилиндрами к кар­ теру сквозными шпильками. Все клапаны расположены в одной плоскости, слегка отклоненной вниз от осей цилиндров, так что образовались камеры сгорания клиновой формы с небольшими вытеснителями. Кроме того, при указанном наклоне клапанов свечи отклонены от оси цилиндров вверх, так что они более до­ ступны для обслуживания. Впускные каналы головки объедине­ ны в один, выведенный за пределы головки и соединенный с кар­ бюратором. Отдельные выпускные каналы также выведены на внешнюю плоскость головки, но по другую относительно впуск­ ных каналов сторону от осей цилиндров. Те и другие каналы рас­ положены в плоскостях, перпендикулярных воздушному потоку. Охлаждающий воздух проходит одновременно по центральному каналу основания головки, между цилиндрами, между клапана­ ми каждого цилиндра и по сторонам выпускных патрубков, имею­ щих высокие ребра. В нижней части головки ребра расположе­ ны с меньшим шагом, чем в ее верхней, менее нагретой части. Крышка клапанного механизма прижимается пружинной скобой к внешней плоскости головки. Клапаны приводятся штангами, расположенными со стороны выхода охлаждающего воздуха из

3 1 4

межреберных каналов, снабжены чехлами большого диаметра для облегчения стенания масла из клапанной коробки в картер и уплотнены по концам элементами гармошечного типа.

ДВИГАТЕЛИ «ФОЛЬКСВАГЕН»

Фирма Фольксваген (ФРГ) выпускает в массовом количе­ стве несколько моделей легковых малолитражных автомобилей с двигателями воздушного охлаждения (табл. 49).

Таблица 49

Четырехтактные четырехцилиндровые двигатели «Фольксваген» с противолежащими цилиндрами

*Спортивные модификации.

Вконструкции двигателя были положены два принципа, ко­ торые сохранились и до настоящего времени: воздушное охлаж­ дение и противолежащие цилиндры с общей на два цилиндра головкой.

При доработке двигателя «Фольксваген 1100» наибольшим изменениям подверглась головка цилиндра: параллельное оси цилиндра расположение клапанов было заменено на наклонное под 9° 30' к ней, увеличен диаметр клапанов; вместо двух впуск­ ных патрубков на два цилиндра был введен один, что дало воз­ можность улучшить форму камеры сгорания (сделать ее клино­ вой), повысить степень сжатия с 6,6 до 7 и улучшить протекание рабочего цикла. Одновременно была повышена степень оребрения головки и улучшена форма воздушных каналов, что позво­ лило снизить ее температуру.

Картер двигателя был приспособлен для отливки под давле­ нием, коленчатый вал усилен. Это дало возможность повысить мощность двигателя.

Одновременно с этим увеличены на 10 мм межцилиндровые расстояния, увеличены размеры шеек коленчатого вала; для ус­ тановки стоек коромысел использованы шпильки крепления го-

315