2.Краткое описание двигателя-прототипа

Двигатель МЕМЗ-968

Двигателем называется машина, в которой тот или иной вид энергии преобразуется в механическую работу. Двигатели, в кото­рых тепловая энергия преобразуется в механическую работу, явля­ются тепловыми.

Тепловая энергия получается при сжигании какого-либо топли­ва. Двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно внутри цилиндра и энергия образующихся при этом газов воспринимается движущимся в цилиндре поршнем, называется поршневым двига­телем внутреннего сгорания. Такие двигатели в основном и приме­няются на современных автомобилях.

Рассмотрим двигатель МЕМЗ-968

Двигатель состоит из механизм и систем обеспечивающих его работу:

-кривошитно-шатунный механизм,

-газораспределительный механизм,

-система охлаждения,

-система смазки,

-система питания,

-кривошино-шатунный механизм:

Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давле­ние газов при такте сгорание - расширение и преобра­зовывает прямолинейное, возвратно-поступательное дви­жение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из: блока цилиндров с картером, головки цилиндров, поршней с кольцами, поршневых пальцев, шатунов, коленчатого вала, маховика и поддона картера.

-газораспределительный механизм:

В двигателях внутреннего сгорания своевременный впуск в цилиндры свежего заряда горючей смеси и выпуск отработавших газов обеспечивается газораспределитель­ным механизмом.

На двигателе МЕМЗ-968 становлен газораспре­делительный механизм с верхним расположением клапанов.

Газораспределительный механизм состоит из распре­делительных шестерен, распределительного вала, толка­телей, штанг, коромысел с деталями крепления, клапанов, пружин с деталями крепления и направляющих втулок клапанов .

Распределительный вал расположен между правым и левым рядами цилиндров.

При вращении распределительного вала кулачок на­бегает на толкатель и поднимает его вместе со штангой. Верхний конец штанги надавливает на регулировочный винт во внутреннем плече коромысла, которое, проверты­ваясь на своей оси, наружным плечом нажимает на стер­жень клапана и открывает отверстие впускного или вы­пускного канала в головке цилиндров. В рассматривае­мых двигателях распределительный вал действует на толкатели правого и левого рядов цилиндров.

Газораспределительный механизм с верхним располо­жением клапанов дает возможность улучшить форму ка­меры сгорания, наполнение цилиндров и условия сгора­ния рабочей смеси. Лучшая форма камеры сгорания позволяет повысить также степень сжатия, мощность и экономичность двигателя.

Распределительный вал служит для открытия клапанов в определенной последовательности в соответствии с порядком работы двигателя.

Распределительные вал отливают из специального чугуна или отковывают из стали. Устанавливают его в отверстия стенок и ребрах картера. Для этой цели на валу имеются цилиндрические шлифованные опорные шейки. Для уменьшения трения между шейками вала и опорами в отверстия запрессовывают втулки, внутрен­няя поверхность которых покрыта антифрикционным слоем.

На валу, помимо опорных шеек, имеются кулачки — по два на каждый цилиндр, шестерня для привода мас­ляного насоса и прерывателя-распределителя и эксцентрик для привода топливного насоса.

От переднего торца распределительных валов двига­теля МЕМЗ-968 риводится в действие датчик пневмоцентробежного ограничителя частоты вращения ко­ленчатого вала двигателя. Трущиеся поверхности распре­делительного вала для уменьшения износа подвергнуты закалке с помощью нагрева током высокой частоты.

Привод распределительного вала от коленчатого вала осуществляется при помощи шестеренчатой передачи. Для этой цели на переднем торце коленчатого вала насажена стальная шестерня, а на переднем конце распределитель­ного вала — чугунная шестерня. Распре­делительная шестерня от провертывания на валу удер­живается шпонкой и закреп­ляется шайбой и болтом, за­вернутым в торец вала. Обе распределительные шестерни имеют косые зубья, вызыва­ющие при вращении вала его осевое смещение.

Для предупреждения осе­вого смещения вала при ра­боте двигателя между шестер­ней и передней опорной шей­кой вала установлен фланец, который закреплен двумя болтами к передней стенке блока цилиндров. Внутри фланца на носке вала установлено распорное кольцо, толщина которого несколько больше толщины флан­ца, в результате чего достигается небольшое осевое сме­щение распределительного вала. В четырехтактных двигателях рабочий процесс проис­ходит за четыре хода поршня или два оборота коленча­того вала, т. е. за это время должны последовательно открыться впускные и выпускные клапаны каждого ци­линдра, а это возможно если число оборотов распредели­тельного вала будет в 2 раза меньше числа оборотов колен­чатого вала, поэтому диаметр шестерни, установленной на распределительном валу, делают в 2 раза большим, чем диаметр шестерни коленчатого вала.

Клапаны в цилиндрах двигателя должны открываться и закрываться в зависимости от направления движения и положения поршней в цилиндре. При такте впуска, когда поршень двигается от в. м. т. к н. м. т., впускной клапан должен быть открыт, а при такте сжатия, рас­ширения (рабочего хода) и выпуска закрыт. Чтобы обеспечить такую зависи­мость, на шестернях га­зораспределительного механизма делают мет­ки: на зубе шестерни коленчатого вала и меж­ду двумя зубьями ше­стерни распределитель­ного вала. При сборке двигателя эти метки должны совпа­дать.

Толкатели предна­значены для передачи усилия от кулачков распределительного ва­ла к штангам.

-Система охлаждения:

Необходимость системы охлаждения вызывается тем, что детали двигателя, соприкасающиеся с раскаленными газами, при работе сильно нагреваются. Если не охлаждать внутренних деталей двига­теля, то вследствие перегрева может произойти выгорание слоя смазки между деталями и заедание их. Нельзя допускать и переохлаждения двигателя, так как при этом увеличиваются тепловые потери и уменьшается количество полезно используемого тепла, возрастают потери на трение вследствие загустевания смазки, ухудшаются условия смесеобразования, снижается мощность и ухудшается экономичность. Нормальный тепловой режим работы двигателя должен быть в пределах 80—90 °С.

На двигателе МЕМЗ-968 рименяют систему жидко­стного охлаждения с принудительной циркуляцией жидко­сти. В качестве теплоносителя применяют воду или спе­циальные незамерзающие смеси — антифризы или тосолы.

К системе жидкостного охлаждения (рис. 9) отно­сятся: полость охлаждения блока и головок цилиндров, радиатор, водяной насос, вентилятор, жалюзи, термостат, водораспределительная труба, патрубки, шланги, сливные краники.

Охлаждающая жидкость, находящаяся в полости охла­ждения, нагреваясь за счет тепла, образующегося в цилиндре двигателя, поступает в радиатор, охлаждается в нем и возвращается в полость охлаждения. Принудитель­ная циркуляция жидкости в системе обеспечивается водя­ным насосом, а усиленное охлаждение ее — за счет ин­тенсивного обдува радиатора воздухом.

Отдельные детали системы охлаждения соединены трубками и прорезиненными шлангами. Степень охла­ждения регулируется при помощи термостата, жалюзи. Жидкость в систему охлаждения заливают через гор­ловину радиатора или расширительного бачка. Вмести­мость системы охлаждения двигателя автомобиля Охлаждающую жидкость выпускают через краники или отверстия, закрываемые резьбовыми коническими пробками, расположенными в нижнем патрубке блока цилиндров и пусковом подогревателе.

-Система смазки:

Между отдельными деталями двигателя, поверхности ко­торых перемещаются одна относительно другой, возникает сила называемая силой терния. На преодоление сил трения затрачи­вается часть мощности двигателя; помимо этого трение при­водит к износу деталей и их нагреву. Уменьшение сил трения достигается улучшением качества обработки повер­хности, применением антифрикционных сплавов, шари­ковых и роликовых подшипников. Одним из наиболее эффективных способов уменьшения сил трения является смазка. Смазка, находящаяся между трущимися поверх­ностями, разделяет их, заменяя непосредственное трение деталей трением слоев смазки между собой. Помимо этого, масло охлаждает смазываемые детали и уносит твердые частицы, попавшие между ними.

В зависимости от размещения и условий работы дета­лей масло может подаваться под давлением, разбрызгива­нием и самотеком. В автомобильных двигателях применя­ются все три способа подвода масла, при этом к наиболее нагруженным деталям масло поступает под давлением, а к остальным — разбрызгиванием и самотеком.

Для хранения, подвода, очистки и охлаждения масла применяют ряд приборов, маслопроводов и каналов, об­разующих систему смазки.

Схема системы смазки двигателя МЕМЗ-968 асло из поддона картера через маслоприемник засасывается в масляный насос. Нижняя секция масляного насоса подает масло к радиатору, а оттуда в поддон катера двигателя. Верхняя часть под давлением через канал в задней перегородке блока цилиндров подает масло для очистки в корпус масляного фильтра.

Из фильтра масло поступает в распределительную ка­меру, расположенную в задней перегородке блока ци­линдров, и далее в два продольных магистральных канала, выполненных в левом и правом рядах цилиндров. Из магистральных каналов масло под давлением подается к направляющим втулкам толкателей, к опорным шейкам распределительного вала — к шатунным подшипникам. Из переднего конца правого магистрального канала масло подается для смазки компрессора. В средней шейке распределительного вала выполнены отверстия, при совпаде­нии которых с отверстиями в блоке цилиндров (1 раз при каждом обороте распределительного вала) пульсирующая струя масла подается в каналы головки цилиндров. Из этих каналов через пазы на опорных поверхностях стоек, оси коромысел и зазоры между стенками отверстий и болтом, проходящим через стойки, масло поступает внутрь полых осей коромысел и через отверстия в стенках осей к втулкам.

Из зазора между осью коромысел и отверстием в коро­мысле масло через канал, выполненный в коротком плече, поступает для смазки сферических опор штанг, а часть его попадает на стержни клапанов и механизмы их поворотов. В передней шейке распредели­тельного вала имеется канал для подачи масла под дав­лением к упорному фланцу. Остальные детали двигателя смазываются разбрызгиванием и самотеком.

На стенки цилиндров масло выбрызгивается из отверс­тий в теле шатунов в момент их совпадения с масляным каналом коленчатого вала. Масло, снима­емое со стенок цилиндров маслосъемным кольцом, через отверстия в канавке поршня отводится внутрь поршня и смазывает опоры поршневого пальца в бобышках поршня и верхней головке шатуна.

Распределительные шестерни смазываются маслом, по­ступающим самотеком по каналам для стока масла из головки цилиндров.

-Система зажигания:

Сжатая рабочая смесь в цилиндре двигателя зажигается электрическим разрядом — искрой, образующейся между электродами свечи зажигания. Для образования элек­трического разряда в условиях сжатой рабочей смеси необходимо напряжение не менее 12—16 кВ.

Преобразование тока низкого напряжения в ток высо­кого напряжения и распределение его по цилиндрам двигателя осуществляется приборами зажи­гания. Система зажигания состоит из источ­ников тока низкого напряжения, катушки