Дезаксаж двигателя


Поршень двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, а более конкретно к с усовершенствованию конструкции поршня, направлено на улучшение виброакустических характеристик ДВС. Поршень снабжен специальной неметаллической или композиционной полимерной вставкой, выполненной в виде цилиндра с эксцентричным отверстием под поршневой палец и установленной в предварительно увеличенные отверстия бобышек поршня. Указанная вставка многофункциональная, т.к. обеспечивает не только дезаксаж поршневого пальца, но и смещение центра масс поршня относительно продольной оси, уменьшение массы поршня и демпфирование вибрации. Благодаря многофункциональности вставки при работе двигателя происходит существенное улучшение виброакустических характеристик. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, а более конкретно к усовершенствованию конструкции поршня, и направлено на улучшение виброакустических характеристик двигателя внутреннего сгорания /ДВС/, и может быть использовано в компрессорах и насосах.

Известен поршень ДВС, который содержит цилиндрическую поверхность, условно разделяющуюся на головку, юбку и среднюю часть - область размещения бобышек поршня с отверстиями, поршневой палец, поршневые кольца, и вставку. Металлическая вставка поршня выполнена в виде цилиндра с эксцентричным отверстием и устанавливается в отверстиях бобышек поршня.

Диаметр отверстия бобышек предварительно увеличивают до значения, достаточного для установки вставки.

Вставка устанавливается в соответствующее отверстие бобышек таким образом, чтобы эксцентричность отверстия относительно продольной оси поршня была максимальная, т.е. чтобы дезаксаж отверстия был максимальный.

Поршневой палец устанавливается в эксцентричное отверстие вставки и тем самым обеспечивается дезаксаж поршневого пальца, который способствует уменьшению ударного импульса и момента кантующего поршня в пределах теплового зазора между поршнем и втулкой цилиндра. /Скуридин Д.А., Михеев Е.М. Борьба с шумом и вибрацией судовых ДВС. - Л.: Судостроение, 1970, с.141.

Существенным недостатком поршня является то, что металлическая вставка, выполненная в виде цилиндра с эксцентричным отверстием, предназначена только для смещения оси поршневого пальца относительно продольной оси поршня, т.е., как принято в технической литературе, для обеспечения дезаксажа поршня.

Однако изменение величины дезаксажа поршневого пальца от 0,5 до 6 мм вызывает изменение вибрации и шума по общим уровням не более, чем на 3 дБ. Указанный эффект может быть увеличен.

Задача изобретения - снижение уровня шума и вибраций.

Поставленная задача достигается тем, что в поршне ДВС, содержащим цилиндрическую поверхность, условно разделяющуюся на головку, юбку и среднюю часть - область размещения бобышек поршня с отверстиями, поршневой палец, поршневые кольца и вставку, обеспечивающую дезаксаж поршневого пальца, выполненную в виде цилиндра с эксцентричным отверстием под поршневой палец, установленную в предварительно увеличенные отверстия бобышек поршня, центр масс поршня смещен в сторону оси дезаксиального пальца благодаря тому, что вставка выполнена из неметаллического или композиционного полимерного материала.

Кроме того, для увеличения смещения центра масс вставка выполнена с отрицательными массами /отверстие, пустоты различных форм/.

Композиционный полимерный материал армирован волокнистым наполнителем, например, алюминием с непрерывными волокнами или с высокопрочной стальной проволокой на основе углепластиков, корунда или карборунда, обладающего хорошими вибродемпфирующими свойствами.

Указанное смещение центра масс поршня вызывает дополнительную нормальную силу или момент и при возвратно-поступательном движении поршня способствует изменению моментов перекладки.

У большества ДВС рабочая перекладка поршня начинается близко к ВМТ и колеблется в пределах 1-2 поворота коленчатого вала до В.М.Т.

Однако угол начала перекладки равен 1-2o до рабочей В.М.Т., что весьма незначительно и для уменьшения интенсивности удара поршня в рабочей В.М.Т. целесообразно его увеличить, для чего и служит предложенный поршень со смещенными центром масс и осью пальца благодаря выполнению вставки из неметаллического или композиционного полимерного материала.

Величина смещения центра масс поршня регулируется без изменения конструкции, для чего композиционная вставка выполнена с "отрицательными массами" /т.е. отверстия, пустоты различных форм/.

Эти "отрицательные массы" - отверстия или пустоты во вставке - способствуют еще большему смещению центра массы поршня от его продольной оси в сторону оси пальца ввиду облегчения той части поршня, где расположены пустоты - "отрицательные массы".

Кроме того, целесообразность применения композиционной вставки улучшает виброакустические характеристики ДВС, что обеспечивается двумя причинами, а именно существенным /в 2-4 раза/ уменьшением массы и вибродемпфирующими свойствами композиционных материалов.

Учитывая изложенные особенности технического решения, от применения предложенного поршня достигается сверхсуммарный эффект снижения шума и вибрации ДВС, а следовательно, повышение его надежности и долговечности.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен продольный разрез поршня, на фиг.2 - общий вид поршня, на фиг. 3 и 4 - вставка с "отрицательными массами" в виде круглых или фигурных отверстий.

Поршень содержит цилиндрическую поверхность, условно разделяющуюся на головку 1, юбку 2, среднюю часть 3 - область размещения бобышек 4 с отверстиями, поршневой палец 5, поршневые кольца 6, вставку 7 в виде цилиндра из вибродемпфирующего неметаллического или композиционного полимерного материала с эксцентричным отверстием под поршневой палец, которая устанавливается в предварительно увеличенные отверстия бобышек 4 поршня. Поршневой палец 5 установлен в эксцентричном отверстии вставки 7.

Позицией 8 на фиг.1 и 2 обозначен шатун.

Вставка 7 устанавливается в соответствующее отверстие бобышек 4 поршня таким образом, чтобы эксцентричность /фиг.2/ отверстия А относительно продольной оси Z поршня была максимальная, т.е. чтобы дезаксаж = ОА отверстия А был максимальный.

Указанный акустический барьер в виде вставки 7 цилиндрического тела, выполненный из вибродемпфирующего материала: неметаллического или композиционного полимерного материала, при сложном движении поршня и ударах о стенки цилиндра, демпфируясь, заглушает /изолирует, уменьшает, гасит/ возникающие вибрации и излучающие шумы, передаваемые через стенки втулки цилиндров на опоры ДВС и окружающую среду.

Кроме того, ввиду малого веса материала вставки 7 /30-50% легче стали/ масса поршня со вставкой 7 из вибродемпфируюшего материала меньше массы поршня известного, а следовательно, силы инерции поступательно движущихся масс /ПДМ/ уменьшаются, что также способствует уменьшению шума и вибрации ДВС.

Меньшая масса вставки 7 из неметаллического материала наиболее близка к "отрицательной массе", а потому центр масс /ЦМ/ Б /фиг.2/ поршня перемещен относительно продольной оси Z на величину =ОБ. /Центр масс смещен в сторону оси дезаксиального пальца/.

Величина указанного смещения ЦМ поршня увеличивается при применении вставок 7 c "отрицательными массами" - в виде круглых или фигурных отверстий С /фиг.3/, D /фиг.4/.

Таким образом, предложенная вставка 7 поршня выполняет несколько функций, а именно: обеспечивает дезаксаж /фиг.2-4/ поршневого пальца 5, смещение центра массы /ЦМ/ поршня относительно оси дезаксиального пальца, уменьшение массы поршня /следовательно, сил инерции ПДМ/ и демпфирование /гашение, снижение/ интенсивности ударов поршня благодаря вибродемпфирующим свойствам самого неметаллического или композиционного полимерного материала.

При работе ДВС с предложенным поршнем обеспечивается cверхсуммарный эффект по уменьшению шума к вибрации двигателя благодаря: 1. Рабочей перекладке поршня при угле поворота коленчатого вала 2-4o до В.М.Т. за счет возникновения дополнительной нормальной силы или момента, обусловленных дезаксажом поршневого пальца и смещением ЦМ поршня.

2. Демпфированию интенсивности ударов поршня, обусловленных свойствами материала вставки 7.

3. Уменьшению сил инерции ПДМ, обусловленных уменьшением массы поршня за счет применения легкой неметаллической вставки 7.

Данное техническое решение существенно улучшает виброакустические характеристики ДВС, поскольку наиболее интенсивным источником вибрации и, как следствие, шума двигателей механического происхождения являются колебания цилиндрических втулок и блоков двигателей, возникающие в результате перекладок и контования поршней в пределах топливного зазора.

1. Поршень двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндрическую поверхность, условно разделяющуюся на головку, юбку и среднюю часть - область размещения бобышек поршня с отверстиями, поршневой палец, поршневые кольца и вставку, обеспечивающую дезаксаж поршневого пальца, выполненную в виде цилиндра с эксцентричный отверстием под поршневой палец, установленную в предварительно увеличенные отверстия бобышек поршня, отличающийся тем, что центр масс поршня смещен в сторону оси дезаксиального пальца, благодаря тому, что вставка выполнена из неметаллического или композиционного полимерного материала.

2. Поршень по п. 1, отличающийся тем, что для увеличения смещения центра масс поршня вставка выполнена с отрицательными массами.

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

www.findpatent.ru

Заводской дефект "премиум-класса" - АвтоЭкспертиза.ру

Интересный пример заводского дефекта двигателя автомобиля премиум-класса. Последствия дефекта было очень легко списать на разного рода "эксплуатационные" неисправности, которые так нравятся иным экспертам, однако при этом невозможно объяснить характер износа, который был выявлен в данном случае. Мы доказали, что, несмотря на возможное влияние всяких неблагоприятных эксплуатационных факторов, двигатель вышел из строя по причине заводского брака, а именно, несоответствия размеров цилиндров при производстве регламентированным значениям.

Экспертное заключение № 85/11 от 17.11.2011 г.

17 октября 2011г. в Бюро моторной экспертизы ООО "АБ-Эксперт" обратилось ЗАО «Сириус-Авто» с заявкой о проведении осмотра, исследования и подготовки заключения о причинах неисправности двигателя 273.924, № 239243012797, автомобиля XXX F450 Matic, год выпуска 2007, регистрационный знак РЗЗЗРР177, VINXXX 2211841А12611, принадлежащего ОАО «Торговая компания».

  1. Заключение составили:
Хрулев Александр Эдуардович - эксперт, начальник Бюро моторной экспертизы СМЦ "АБ-Инжиниринг", Генеральный директор ООО «АБ-Эксперт», эксперт-автотехник 1-й категории, член НП «Палата судебных экспертов», имеющий право на проведение автотехнических экспертных исследований (сертификат эксперта-автотехника № 001.00064.К1 от 02.07.2009 г., свидетельство №00545 от 21 апреля 2010г., протокол №19), образование высшее (Московский авиационный институт, факультет «Двигатели летательных аппаратов», 1979г.), кандидат технических наук (1985г.), старший научный сотрудник по специальности «Тепловые двигатели», Генеральный директор ООО "АБ- Эксперт", обозреватель журнала «Автомобиль и сервис», автор книги «Ремонт двигателей зарубежных автомобилей» (изд-во «За Рулем», 1999) и более 150 статей по моторной тематике, стаж работы по специальности (ремонт, конструкция и эксплуатация двигателей внутреннего сгорания) - 27 лет, из них экспертом-автотехником - 8 лет.

Горелик Павел Соломонович - эксперт, инженер, образование - Кировское ВАТУ (Высшее авиационное техническое училище) по специальности "Эксплуатация вертолетов и авиадвигателей", работал в различных организациях по ремонту ДВС, в том числе заместителем Генерального директора официального дилера KIAMotors, стаж работы по специальности (эксплуатация, обслуживание и ремонт двигателей внутреннего сгорания) -19 лет.

Лийн Владимир Эдуардович - эксперт, инженер, образование высшее, Московский авиационный институт, факультет «Двигатели летательных аппаратов» (1982г.), работал в различных организациях по ремонту ДВС, стаж работы по специальности (ремонт, конструкция и эксплуатация двигателей внутреннего сгорания) - 29 лет.

Эксперты ознакомлены с законодательством Российской Федерации и предупреждены об ответственности за дачу заведомо ложного заключения

  1. Описание объекта исследования
Двигатель бензиновый № 239243012797, модели 273.924, 8-цилиндровый, V- образный, рабочим объемом 4,663 литра, установлен на автомобиле XXX F450 Matic, год выпуска 2007, регистрационный знак РЗЗЗРР177, VINXXX 2211841А12611, пробег на момент осмотра 171794 км.
    1. Особенности конструкции автомобиля.
В Российскую Федерацию автомобиль XXX F450 Matic поставляется с бензиновым 8-цилиндровым V-образным двигателем нескольких серий. Автомобиль имеет полный привод и оснащен всеми современными системами, улучшающими характеристики автомобиля, как по управляемости, так и по безопасности.

Особенностью двигателей, устанавливаемых на автомобиле данной модели, является применение в конструкции двигателя цельноалюминиевого блока цилиндров, отлитого из алюминиево-кремниевого сплава, который обладает низким коэффициентом трения. Поставщиком блоков цилиндров и поршней для компании XXX является компания Mahle, известный производитель таких деталей. Другие конструктивные решения, примененные в исследуемом двигателе, типичны для конструкции двигателей XXX для автомобилей представительского класса.

На исследуемом автомобиле установлен 8-цилиндровый V-образный 4,6-литровый бензиновый двигатель модели 273.924 [1, 2].

    1. Технические данные двигателя 273.924
      Параметры
      ТипЧетырехтактный, бензиновый.
      Количество цилиндров и их расположениеV-образный, 8-цилиндровый.
      Диаметр цилиндра и ход поршня, мм92,9 х 86
      Рабочий объем, л4,663
      Степень сжатия10,5
      Максимальная мощность, л.с. :340 л.с. при 6000 об/мин
      Максимальный крутящий момент, Н.м460 при 2700 - 50000 об/мин
      при частоте вращения коленчатого вала
      Число клапанов на цилиндр8
      ТопливоБензин А-95
      Порядок работы цилиндров15486372
      Система питанияРаспределенный, фазированный впрыск «BOSCH»
      Воздушный фильтрСухой, с картонным фильтрующим элементом
      Система смазкиКомбинированная, под давлением и разбрызгиванием
      Заправочный объем моторного масла, л8,5
      Система охлажденияЖидкостная, закрытая с принудительной циркуляцией
  1. Владелец транспортного средства:
ОАО «Торговая компания», г.Ро...вль, просп.Маркса, д.21б.
  1. Заказчик экспертизы:
ЗАО «Сириус-Авто», г. Ро...вль, ул. Малина, дом № 15.
  1. Основание для проведения экспертизы:
Договор об оказании услуг по подготовке заключения №40/11 от 17 октября 2011 г., заключенный между ЗАО «Сириус-Авто» и ООО «АБ-Эксперт».
  1. Дата и место проведения экспертизы
24.10.2011 и 03.11.2011г., ЗАО «Сириус-Авто», г. Ро...вль, ул. Малина, дом № 15.
  1. Дата и место составления заключения:
17 ноября 2011 г., Москва, Балтийская ул., 13, корп.30, ООО "АБ-Эксперт"
  1. Методы проведения экспертизы:
  1. органолептический метод - исследование и оценка качества объектов с помощью органов чувств;
  2. измерительный метод - путем измерения параметров элементов двигателя специальными измерительными приборами, в том числе: путем измерения размеров деталей специальными измерительными приборами, в том числе:
  • нутромер НИ-50-100-0,01, 3aB.№G88406 с диапазоном измерения 50-100 мм, цена деления 0,010 мм, свидетельство о поверке №1012-196 ОАО «Москвич- Сервис», дата поверки 31.12.2010г.,
  • микрометр МК100-1, зав.№8225 с диапазоном измерения 75-100 мм, цена деления 0,010 мм, свидетельство о поверке №1012-193 ОАО «Москвич-Сервис», дата поверки 31.12.2010г.
  • набор щупов 20 BLATTзав.№410 диапазон измерений 0,02-0,5 мм, свидетельство о поверке №1012-203 ОАО «Москвич-Сервис», дата поверки 31.12.2010г.,
  • линейка лекальная ЛД-320, зав.№3112, свидетельство о поверке №1012-202 ОАО «Москвич-Сервис», дата поверки 31.12.2010г.
  • индикатор часового типа ИЧ зав.№300937, свидетельство о поверке №1012-199 ОАО «Москвич-Сервис», дата поверки 31.12.2010г.;
  1. расчетный метод (косвенный измерительный метод) - путем расчетов различных параметров на основе результатов измерений и других данных,
  2. экспертный метод (метод экспертной оценки) — совокупности операций по выбору комплекса или единичных характеристик объекта, определению их действительных значений и оценкой экспертом соответствия их установленным требованиям и/или технической информации.
Фотосъемка объекта осуществлялась цифровым фотоаппаратом «OlimpusSP- 800UZ» с режимом супер макросъемки при увеличении до 30:1.
  1. Вопросы, поставленные на разрешение экспертов:
  1. Какова причина выхода двигателя из строя?
  2. Могли ли явиться причиной выхода двигателя из строя некачественно выполненные работы по замене впускного коллектора и электромагнита регулировки фаз газораспределения? Если да, то какие это ошибки?
  3. Возможно ли в настоящее время восстановление работоспособности двигателя?
В порядке экспертной инициативы для более полного исследования причины неисправности эксперты также ставят следующий дополнительный вопрос:
  1. Имеет ли двигатель 273.924, № 239243012797, автомобиля XXX F450 Matic, год выпуска 2007, регистрационный знак РЗЗЗРР177, VINXXX 2211841А12611 какие-либо недостатки, и если имеет, то какие конкретно?
  1. Задачи, поставленные перед экспертами:
Провести необходимые исследования и ответить на поставленные вопросы.
  1. Использованная литература.
  1. XXX. F-класс. Интерактивное руководство по эксплуатации. http://www4.XXX.com/manual-cars/ba/cars/221/ru/manual base.shtml.
  2. XXX F-klasseс 2005 г. Бензиновые двигатели: 3.5 / 4.5 / 5.0 / 5.5 л. Дизельные двигатели: 3.2 / 4.2 л. Руководство по ремонту и эксплуатации,- Изд-во "Монолит". 2009. -390 с.
  3. Хрулев А.Э. Ремонт двигателей зарубежных автомобилей. - М.: Изд-во "За Рулем", 1998,-480с.
  4. Piston Damage - Causes and Remedies. - MAHLE GmbH, Stuttgart, 1999. - 66c.
  5. Повреждения поршней - как выявить и устранить их. MSI Motor Service International GmbH, Neckarsulm, Германия, 2004. - 103c.
  6. Ремонталюминиевыхблоковцилиндров,- MSI Motor Service International GmbH, Neckarsulm, Германия, 2006. - 100c.
  7. Компоненты двигателей и фильтры: Дефекты, их причины и профилактика. Пер. с англ,- Mahle GmbH, Issue # МС-3-1109, Stuttgart, 2009,- 76 с.
  8. Расходипотеримасла. - MSI Motor Service International GmbH, Neckarsulm, Германия, 2004. - 28c.
  9. Хрулев А.Э. «Если двигатель стучит», ч. 1 - "Автомобиль и сервис", №08/2000.
  10. Хрулев А.Э. «Если двигатель стучит», ч. 2 - "Автомобиль и сервис", №09/2000.
  11. Хрулев А.Э. «Алюминиевый блок цилиндров: „Заменить нельзя ремонтировать"», ч. 1 - "Автомобиль и сервис", №10/2002.
  12. Хрулев А.Э. «Алюминиевый блок цилиндров: „Заменить нельзя ремонтировать"», ч. 2 - "Автомобиль и сервис", №01/2003.
  13. Хрулев А.Э. «Ремонт неремонтируемого». - "Автомобиль и сервис", №06/2006.
  14. Хрулев А.Э. «Сколько стоит капремонт?». - "Автомобиль и сервис", №06/1999.
  15. ГОСТ 15467-79. «Управление качеством продукции. Основные понятия, термины и определения».
  16. ГОСТ 27.002—89. «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения».
  17. Федеральный закон от 31 мая 2001 г. N73-ФЗ «О государственной судебноэкспертной деятельности в Российской Федерации».
  18. Инструкция по организации производства судебных экспертиз в государственных судебно-экспертных учреждениях системы Министерства юстиции Российской Федерации. Утверждена Приказом Министерства юстиции Российской Федерации от 20 декабря 2002 г. за № 347.
  19. Правила оказания услуг (выполнения работ) по техническому обслуживанию и ремонту автомототранспортных средств. Утверждены Постановлением Правительства РФ от 24.06.1998г. за №639.
  1. Термины.
Неисправность (неисправное состояние) - состояние двигателя (агрегата), при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, указанных в нормативнотехнической и/или конструкторской документации.

Изнашивание (износ) - процесс изменения размеров (разность размеров, состояние) детали в результате отделения с ее поверхности частиц материала.

Естественный износ - износ деталей при нормальной эксплуатации двигателя (агрегата) вследствие естественных причин.

Катастрофический износ - состояние двигателя (агрегата) в финальной стадии эксплуатации, характеризуемое большими износами и зазорами в сопряжениях деталей, при которых появление ударных нагрузок в сопряжениях приводит к поломкам деталей и выходу агрегата из строя.

Повреждение - событие (состояние), характеризуемое нарушением исправного состояния двигателя (агрегата) при сохранении его работоспособности.

Дефект - неисправное состояние двигателя (агрегата), характеризуемое выходом его параметров за допустимые пределы, но не делающее его неработоспособным.

Конструктивный дефект - дефект, вызванный нарушением установленных норм проектирования (конструирования) двигателя.

Производственный дефект - дефект, вызванный нарушением установленной технологии изготовления двигателя (агрегата).

Отказ - выход из строя или поломка двигателя (агрегата) в процессе его работы из-за неправильной эксплуатации, плохого обслуживания (ремонта) и/или конструктивнопроизводственных дефектов. Выход из строя (поломка) характеризуется таким отклонением параметров двигателя (агрегата) от нормативных, при которых он становится неработоспособен.

Отказ деградационный — отказ, обусловленный естественными процессами старения, износа, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации.

  1. Условные обозначения.
ДВС- двигатель внутреннего сгорания.

ЦПГ - цилиндропоршневая группа, состоящая из поршня, поршневых колец и цилиндра.

ШПГ - шатунно-поршневая группа, состоящая из шатуна, поршня и поршневого пальца.

КШМ - кривошипно-шатунный механизм, состоящий из коленчатого вала, вкладышей подшипников коленвала и шатунов.

ГРМ - газораспределительный механизм, включает распределительный вал, клапаны, толкатели, пружины и др.

БЦ - блок цилиндров.

ГБЦ - головка блока цилиндров, нгш- нижняя головка шатуна.

ВГШ - верхняя головка шатуна.

ВМТ - верхняя мертвая точка, самое верхнее положение поршня в цилиндре, нмт - нижняя мертвая точка, самое нижнее положение поршня в цилиндре.

ТО - техническое обслуживание.

СТО - станция технического обслуживания.

ДВС- двигатель внутреннего сгорания.

  1. Исходная информация.
По информации, предоставленной ЗАО «Сириус-Авто», 08 апреля 2011 года в ЗАО «Сириус-Авто» обратился клиент ОАО «Торговая компания» с неисправностью двигателя 273.924, № 239243012797, автомобиля XXX F450 Майе, год выпуска 2007,

регистрационный знак РЗЗЗРР177, VINXXX 2211841А12611. Неисправность была диагностирована по сигналу лампы сигнализатора «Проверить двигатель» (CheckEngine). Диагностика проводилась при пробеге 170 384 км, в распечатках короткого теста есть ошибки по пропускам зажигания в цилиндрах «Вредно для катализатора».

По результатам диагностики была написана рекомендация о замене впускного коллектора. Далее при пробеге 171 450 км был заменен впускной коллектор и электромагнит управления положением распределительных валов.

Затем при пробеге 172 426 км клиент обратился с жалобой на сильное дымление двигателя. Автомобиль прибыл в техцентр с жалобой на большой расход масла (около 1 л на 100 км пробега). На момент обращения 28 апреля 2011 года ошибок по системе управления двигателем не было. При осмотре двигателя с помощью эндоскопа были обнаружены задиры в цилиндрах. До ремонта (со слов представителя владельца) жалоб на расход масла не было. Замена масла в двигателе производилась в течение всей эксплуатации согласно установленному регламенту каждые 15 000 км пробега, о чем свидетельствуют отметки в сервисной книжке (Приложение 2).

  1. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ.
    1. Данные осмотра.
Осмотр двигателя 273.924, № 239243012797, автомобиля XXX F450 Matic, год выпуска 2007, регистрационный знак РЗЗЗРР177, VINXXX 2211841А12611, проводился в 2 этапа - 24 октября и 03 ноября 2011 г. по месту нахождения автомобиля г. Ро...вль ул. Малина дом № 15, ЗАО «Сириус-Авто».

Осмотр 24 октября 2011 года.

При осмотре, проведенном 24 октября 2011 года, присутствовали:

  1. Лийн В.Э., эксперт, инженер по измерениям ООО «АБ-Эксперт», доверенность на производство осмотра и измерений, выданная ООО «АБ-Эксперт» 22.08.2011г.
  2. Ореховский А.Е.., представитель владельца транспортного средства.
  3. Симирев М.С., представитель ЗАО «Сириус-Авто».
Автомобиль для осмотра установлен в техцентре (рис.1). На момент начала осмотра с двигателя был сняты впускной коллектор и правая головка блока цилиндров (рис.2).

Для осмотра предоставлен старый (заменённый) впускной коллектор в разобранном виде. Внутренних разрушений и явных дефектов коллектор не имеет (рис.З). Новый впускной коллектор (рис.4), впускные патрубки (рис.5), дроссельная заслонка (рис.6), воздушные фильтры и фильтроэлементы (рис.7, 8) чистые. На внутренней поверхности патрубка между воздушным расходомером и дроссельной заслонкой небольшое количество пыли и масляный след от трубки вентиляции картера (рис.9).

Головки блока цилиндров сверху практически не имеют отложений (рис. 10), по измерению с помощью набора щупов и лекальной линейки плоскости ровные (рис. 11). На стенках камер сгорания (рис. 12) и на тарелках клапанов (рис. 13, 14) большое количество рыхлого масляного нагара.

Днище автомобиля чистое, следов течи масла нет (рис. 15). После демонтажа поддона картера (рис. 16) на его стенках и на крышке (рис. 17) обнаружен слой отложений (до 3 мм) мелких металлических частиц.

Демонтированные из блока цилиндров шатуны (рис. 18) и шатунные вкладыши (рис. 19) без повреждений, состояние рабочее.

На днищах поршней большое количество рыхлого масляного нагара (рис.20). Поршни имеют маркировку фирмы МаЫе. На юбках поршней №№ 1, 4, 7 видны сильные задиры (рис.21, 24, 27), имеющие односторонний характер (на нагруженной стороне). На поршне №3 задиры двухсторонние - с одной стороны в верхней части юбки, на другой - в нижней части юбки (рис.23). Поршни №№ 1, 5, 6, 7, 8 имеют следы касания огневым поясом цилиндра (рис.21-28), при этом на поршнях №№ 1, 3, 7 задиры на уплотнительном и огневом поясе расположены над задирами на юбке (рис.21, 23, 27). На юбках всех

поршней мелкие вертикальные риски, микроканавки на большей части поверхности юбки не стерты (рис.21-28). Внутренние полости поршней чистые и следов перегрева не имеют (рис.29).

Цилиндры №№ 1, 2, 3, 4 и 7 имеют односторонние задиры на стенках с нагруженной стороны (рис.31-39) и затертые места в средней части с ненагруженной (рис.40). Во всех цилиндрах имеются мелкие вертикальные риски, преимущественно в средней и нижней части в местах контакта с юбкой поршня (рис.41).

Размеры поршней и цилиндров, измеренные микрометром и нутромером (рис.42, 43), занесены в табл.1. Зазоры между юбкой поршня и цилиндра составляет от 0,10 до 0,16 мм, однако следов абразивного и/или естественного износа на поршнях и цилиндрах практически нет.

На поршнях №№ 1, 3 и 7 маслосъемные кольца залегли в канавках поршней (рис.44). Верхние и средние кольца без явных повреждений (рис.45). Зазоры в замках поршневых колец, измеренные набором щупов (рис.46), составляют: верхних - 0,4 мм до 0,5 мм, средних от 0,65 до 0,9 мм (табл.2).

Постели распределительных валов в головке блока цилиндров без признаков масляного голодания и износа (рис.47). Прокладки ГБЦ в нормальном состоянии, следов негерметичности нет (рис.48).

Правый катализатор выхлопной системы был вскрыт для проверки. Повреждений катализатора не обнаружено (рис.49).

Табл.1. Размеры цилиндров и поршней.

Размеры, мм12345678STD
Диаметр цилиндра вверху92,9592,9392,9692,9593,0392,9592,9492,9592,90 +0.02…

93,00 +0.02…

То же, в средней части92,9492,9292,9592,9493,03----
То же, в нижней части92,9592,9292,9592,9493,04----
Макс, износ цилиндров0,010,010,010,010,01----
Размер юбки поршней92,8192,8292,7992,7892,9392,8392,8292,8392,897 -0,034

92,963 -0,034

Зазор в цилиндре0,130,100,160,160,100,120,120,120,003 -0,052

Табл.2. Зазоры в замках колец.

12345678STD
Верхнее0,40,40,50,60,40,40,50,4-
Среднее0,90,90,90,850,70,650,80,75-
Нижнее*---------

• Измерений не проводилось в связи с особенностью конструкции колец (тонкие диски)

Представителем ЗАО «Сириус-Авто» были предоставлены копии Консультационного заключения №4/2011 специалистов «Независимой экспертизы качества автотранспортных средств» (НЭКАС) с результатами исследования качества моторного масла, копии сервисной книжки автомобиля и заказ-нарядов, а также заводские технические данные двигателя и результаты диагностики исследуемого двигателя на момент обращения.

Осмотр 03 ноября 2011 года.

Для более точного ответа на вопросы, поставленные перед экспертом, 03 ноября 2011 года был произведен повторный осмотр двигателя 273.924, № 239243012797, автомобиля XXX F450 Майе, год выпуска 2007, регистрационный знак РЗЗЗРР177, VINXXX 2211841А12611.

При осмотре присутствовали:

  1. Лийн В.Э., эксперт, инженер по измерениям ООО «АБ-Эксперт», доверенность на производство осмотра и измерений, выданная ООО «АБ- Эксперт» 22.08.2011г.
  2. Ореховский А.Е., представитель владельца транспортного средства.
  3. Семенин А. Н. представитель ЗАО «Сириус-Авто».
На момент начала осмотра двигатель демонтирован с автомобиля (рис.50). Далее с двигателя были демонтированы масляный насос (рис.51) и масляные форсунки охлаждения днища поршня (рис.52). При проверке установлено:
  1. Масляный насос в рабочем состоянии, редукционный клапан подвижен, осевой зазор между шестернями и корпусом, измеренный с помощью лекальной линейки и набора щупов, составляет 0,07 мм (рис.53)
  2. Масляные форсунки исправны и легко продуваются воздухом (рис. 54)
  3. Повторный осмотр поршней показал, что сливные отверстия под маслосъемными кольцами чистые (рис.55)
  4. При эксплуатации в исследуемый двигатель заливалось масло одного сорта - MobilNewLife 0W40.
    1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
      1. Анализ данных, полученных при осмотре двигателя.
Как это следует из результатов осмотра, исследуемый двигатель имеет повреждения цилиндропоршневой группы - износ и задиры цилиндров и поршней. По результатам измерений размеров цилиндров и поршней (табл.1) установлено следующее:
  1. Цилиндры практически не имеют износа ни в верхней части в зоне остановки поршневых колец (зона наибольшего износа), ни в средней части в зоне контакта с юбкой поршня (за исключением мест задиров).
  2. Максимальный износ и/или деформация цилиндров, измеренные по поверхности, не имеющей задиров, и определенные как разница между максимальным и минимальным размерами, не превышают в сумме 0,01 мм, что соответствует нормальному состоянию двигателя при имеющемся пробеге автомобиля.
  3. Однако размеры цилиндров заметно превышают допустимые значения (табл.1).
  4. Размер юбок поршней соответствует чрезвычайно сильному износу, который превышает предельные допустимые значения (табл.1),
  5. При этом на средней части юбки поршней нет следов явного износа.
  6. Задиры на поршнях и цилиндрах имеют специфический несимметричный (односторонний) характер.
  7. В результате сильного отклонения размеров поршней и цилиндров от допустимых зазор между поршнями и цилиндрами превышает максимально допустимый (0,052 мм) в несколько раз (табл.1).
  8. Наличие задиров и большой зазор поршней в цилиндрах определяют отмеченный владельцем автомобиля высокий расход масла, но не указывают на причину неисправности.
Полученные данные позволяют ответить на дополнительный вопрос №4 экспертизы:
  1. Имеет ли двигатель 273.924, № 239243012797, автомобиля XXXF450 Matic, год выпуска 2007, регистрационный знак РЗЗЗРР177, VINXXX 2211841А12611 какие- либо недостатки, и если имеет, то какие конкретно?
следующим образом:

Двигатель 273.924, № 239243012797, автомобиля XXX F450 Matic, год выпуска 2007, регистрационный знак РЗЗЗРР177, VINXXX 2211841А12611 имеет следующие недостатки и неисправности:

  1. Сильные односторонние задиры на стенках цилиндров №№ 1, 2, 3, 4 и 7, мелкие вертикальные риски во всех цилиндрах в средней и нижней части.
  2. Сильные односторонние задиры на поршнях №№ 1, 4, 7, на поршне №3 задиры двухсторонние - с одной стороны в верхней части юбки, на другой - в нижней части юбки.
  3. Поршни №№ 1, 5, 6, 7, 8 имеют следы касания огневым поясом цилиндра, на поршнях №№ 1, 3, 7 задиры на уплотнительном и огневом поясе расположены над задирами на юбке.
  4. На юбках всех поршней мелкие вертикальные риски.
  5. Размер юбок всех поршней существенно меньше предельно допустимых значений, размеры цилиндров также заметно превышают допустимые, в
результате чего зазор между поршнями и цилиндрами превышает максимально допустимый в несколько раз.
  1. Маслосъемные кольца на поршнях №№ 1, 3 и 7 залегли в канавках поршней.
  2. Износ средних поршневых колец повышен и, вероятно, близок к предельному.
Прочие недостатки имеют незначительный характер или отсутствуют.

В соответствии с полученными данными для определения причины неисправности необходимо провести детальные исследования и, в 1-ю очередь, рассмотреть особенности работы ЦПГ с точки зрения действующих на детали нагрузок и возможных причин возникновения неисправностей.

      1. Особенности работы ЦПГ в ДВС.
В практике исследований рабочий цикл ДВС рассматривается как последовательность отдельных процессов (тактов), начиная с такта впуска [3].

Такт впуска (или такт всасывания рабочей смеси) начинается при положении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ). Коленчатый вал поворачивается (под действием стартера или по инерции от работающих и создающих крутящий момент других цилиндров), в результате поршень двигается из ВМТ вниз, а распределительный вал, поворачиваясь и нажимая кулачком на рычаг (толкатель), открывает впускной клапан (выпускной клапан в это время закрыт).

За счет относительно небольшой площади, открываемой впускным клапаном по сравнению с площадью дна двигающегося вниз поршня, объем пространства в цилиндре увеличивается значительно быстрее, чем количество воздуха, которое может поступить через впускной клапан. Вследствие этого в цилиндре возникает разрежение, под действием которого через открытый впускной клапан топливовоздушная смесь засасывается из впускного коллектора.

При движении поршня вниз поршневые кольца силой трения о стенки цилиндра прижимаются к верхним краям канавок на поршне. За счет ускорения поршня (скорость поршня переменна при постоянной скорости вращения коленчатого вала) шатун и поршень испытывают растягивающие нагрузки, действующие на стержень, верхнюю и нижнюю головки шатуна, шатунные болты, поршневой палец и бобышки поршня.

Одновременно происходит съем масла со стенок цилиндра маслосъемными кольцами. Масло сбрасывается в пазы между гребнями колец и далее через отверстия и пазы в маслосъемной канавке внутрь поршня. Поршневые кольца, двигаясь вместе с поршнем вниз, скользят по поверхности цилиндра. Между наружной поверхностью колец и цилиндром находится тонкая пленка масла толщиной в несколько микрон, которая разделяет движущиеся друг относительно друга поверхности и уменьшает трение и износ деталей. Для достижения минимального трения и износа пленка масла должна хорошо

удерживаться на деталях, поэтому детали, в первую очередь, цилиндры, не должны иметь гладкую, отполированную поверхность.

Значительное разрежение, создаваемое в цилиндре на такте впуска (до 0,7 бар), вызывает засасывание в цилиндр вместе с воздухом различных частиц и даже посторонних предметов, попадающих в трубопроводы впускной системы вследствие неплотностей в соединениях и/или ошибок при ремонте двигателя.

В нижней мертвой точке (НМТ) у поршня происходит "перекладка" (рис. 56), т.е. изменение опоры поршня на цилиндр с правой стороны юбки на левую. Перекладка возникает вследствие роста инерционных нагрузок на поршень, сопровождаемых увеличением силы трения в соединении поршня с шатуном, при которых качание шатуна вызывает перекашивающие нагрузки на поршень (поворот поршня вместе с шатуном). В результате поршень в цилиндре в момент прохода НМТ поворачивается (перекашивается) так, что сила давления поршня на цилиндр возрастает диагонально - внизу с левой и вверху с правой стороны юбки [3, 9, 10].

При большом зазоре между юбкой поршня и цилиндром в момент перекладки на детали действуют ударные нагрузки. Чем больше зазор в цилиндре и обороты коленчатого вала, тем интенсивнее "перекладка", а, значит, шумность двигателя, дальнейший износ юбки поршня и нижней части цилиндра в том месте, по которому "бьет" юбка поршня. При значительных зазорах и износах перекос поршня вызывает его касание цилиндра огневым поясом, что приводит к резкому повышению ударных нагрузок, шумности (стука) и интенсивности изнашивания деталей в местах контакта.

При сильном качании поршня в момент перекладки, вызванным большим зазором поршня в цилиндре, ухудшается работа поршневых колец, в 1-ю очередь, маслосъемных, поскольку один из гребней маслосъемного кольца может отрываться от поверхности цилиндра на части окружности и вызывать повышение расхода масла при больших зазорах поршней в цилиндрах.

После прохода поршнем нижней мертвой точки (НМТ) начинается такт сжатия топливовоздушной смеси. При движении поршня вверх давление в цилиндре быстро растет. Увеличивается и давление в зазоре между верхней частью боковой поверхности поршня (огневым поясом) и цилиндром. Поршневые кольца под действием трения и давления в цилиндре прижимаются к нижним поверхностям канавок, а уплотнение полости цилиндра над поршнем достигается, с одной стороны, по стыку колец с поверхностью цилиндров, а с другой - по нижним торцевым поверхностям колец и канавок. Когда поршень находится вблизи ВМТ, не доходя до нее обычно 5-30° по углу поворота коленчатого вала (ПКВ), происходит искровой разряд на свече зажигания.

Открытие дроссельной заслонки приводит к увеличению давления и плотности смеси во впускном коллекторе, увеличиваются давление и температура в цилиндре на такте всасывания, и, соответственно, в конце такта сжатия [3]. Рост давления приводит к существенному увеличению усилия прижатия компрессионных колец к поверхности

цилиндра и нижним поверхностям канавок поршня, а также к увеличению силы давления юбки поршня на поверхность цилиндра.

При подходе поршня к верхней мертвой точке (ВМТ) на поршень действуют силы давления газов и инерции (рис. 57). При этом поршень опирается на поршневой палец, и чем больше сила давления поршня на палец, тем выше трение в отверстии бобышек поршня и тем труднее поршню повернуться на неподвижном пальце. В результате происходит перекладка поршня с его перекосом в цилиндре и прижатием нижней правой и верхней левой стороной юбки к цилиндру. Основная нагрузка при этом приходится на правую (если смотреть на двигатель спереди) сторону поршня, которая называется нагруженной стороной.

Изменение характера перекладки поршня в ВМТ дает смещение оси поршневого пальца от оси цилиндра влево [3] - так называемый дезаксаж. В этом случае на поршне появляется дополнительный вращающий момент от силы давления газов, компенсирующий перекладку поршня и нагружающий левую сторону юбки. В результате перекладка поршня в ВМТ при сгорании топлива может иметь различный характер в зависимости от режима работы двигателя - она будет больше при уменьшении нагрузки (давления в цилиндре) и увеличении оборотов коленчатого вала.

При воспламенении и сгорании смеси в цилиндре выделяется большое количество тепла. При прохождении поршнем ВМТ давление и температура в цилиндре за счет сгорания топливовоздушной смеси достигают максимума - давления около З-6 МПа (З0-60 кг/см2) и температуры свыше 2000-2500 К. Весь процесс сгорания происходит вблизи ВМТ, длится 40-60° угла поворота коленчатого вала (ПКВ), объем камеры сгорания при этом изменяется мало.

Часть тепла уходит с выхлопными газами, другая часть передается в стенки головки блока и гильзы цилиндра, идет в поршень. Температура газа в камере сгорания превышает 2000°С, в то время как рабочая температура деталей из алюминиевого сплава не должна быть больше 300-350°С. Для работы в таких условиях наиболее важна передача тепла через поршневые кольца в стенки цилиндра. При этом через верхнее кольцо уходит до 50-60% всего тепла, переданного из камеры в поршень, а через среднее - до 15-20%.

Для того, чтобы обеспечить передачу тепла через кольца, необходимо точное (плотное) прилегание кольца к канавке поршня и к поверхности цилиндра. Другая часть тепла от поршня передается через его юбку в стенку цилиндра, а также через палец в шатун и далее рассеивается в картере. Незначительная часть тепла уходит в картер в результате вентиляции внутри поршневого пространства при возвратно-поступательном (вверх-вниз) движении поршня.

После прохождения поршнем ВМТ начинается такт рабочего хода. Этот такт существенно отличается от других. Здесь поршень совершает полезную (положительную) работу, которая идет непосредственно на разгон автомобиля или на поддержание его постоянной скорости, в то время как на всех других тактах, наоборот, требуются, в основном, затраты энергии на поворачивание коленчатого вала.

Давление газа на поршень на такте рабочего хода достаточно велико, поэтому компрессионные кольца на такте рабочего хода обычно прижаты к нижним поверхностям канавок поршня. При этом за счет повышенного давления в канавке верхнего кольца оно дополнительно прижимается к стенке цилиндра. Маслосъемные кольца снимают масло с поверхности цилиндра, сбрасывая его через отверстия и пазы внутрь поршня.

На такте рабочего хода детали КШМ испытывают достаточно большие нагрузки. Величина этих нагрузок сильно зависит от степени открытия дроссельной заслонки (от нагрузки двигателя). Чем больше открыта заслонка, тем выше давление за ней, т.е. во впускном коллекторе и в цилиндре в начале и конце сжатия. Это увеличивает нагрузку на юбку поршня и, соответственно, износ юбки поршня.

При движении с малой нагрузкой и на холостом ходу максимальные усилия от давления газов на такте рабочего хода по величине могут быть меньше инерционных нагрузок на детали, особенно на высоких частотах вращения. На средних по нагрузке и частоте вращения режимах, наиболее характерных для эксплуатации, нагрузки от давления газов могут быть выше инерционных.

Такт выпуска начинается в момент начала открытия выпускного клапана при положении поршня вблизи НМТ. Детали ЦПГ и КШМ при выпуске испытывают нагрузки, по характеру аналогичные процессу сжатия, с той разницей, что давление по углу поворота коленчатого вала при выпуске падает. Верхняя мертвая точка в конце выпуска, как уже отмечалось выше, примечательна наибольшими для данной частоты вращения инерционными растягивающими нагрузками, действующими на поршень и шатун.

Таким образом, из анализа рабочего процесса ДВС вытекают следующие выводы:

Т. Повышение нагрузки с открытием дроссельной заслонки приводит к увеличению давления и плотности смеси во впускном коллекторе и цилиндре и к существенному увеличению силы давления юбки поршня на поверхность цилиндра. Повышение оборотов также вызывает рост инерционных нагрузок на поршень и возрастание силы давления юбки на цилиндр.

  1. Повышение нагрузок и оборотов ускоряют изнашивание юбки поршня.
  2. В мертвых точках (нижней и верхней) у поршня происходит "перекладка", т.е. изменение опоры поршня на цилиндр с одной стороны юбки на другую.
  3. При большом зазоре между юбкой поршня и цилиндром в момент перекладки на детали действуют ударные нагрузки. Чем больше зазор в цилиндре, нагрузка двигателя и обороты коленчатого вала, тем интенсивнее "перекладка", шумность двигателя, износ юбки поршня и части цилиндра в том месте, по которому "бьет" юбка поршня при перекладке.
  4. Перекладка поршня вызывает его качание (перекос) в цилиндре. При значительных зазорах и износах качание поршня при перекладке вызывает
его касание цилиндра огневым поясом, что приводит к резкому повышению ударных нагрузок, шумности (стука поршня) и интенсивности изнашивания деталей в местах соприкосновения.
  1. При сильном качании поршня в момент перекладки, вызванным большим зазором поршня в цилиндре, ухудшается работа поршневых колец, в 1-ю очередь, маслосъемных, поскольку один из гребней маслосъемного кольца может отрываться от поверхности цилиндра на части окружности и вызывать повышение расхода масла при больших зазорах поршней в цилиндрах.
      1. Особенности конструкции и работы ЦПГ с алюминиевыми цилиндрами.
На двигателях, устанавливаемых в основном на автомобилях престижных моделей, в том числе представительского класса, некоторые фирмы используют цельноалюминиевые блоки цилиндров без твердых гильз или покрытий. Так, на V-образных 6, 8 и 12-цилиндровых двигателях автомобилей XXX и некоторых других в течение многих лет при изготовлении блока применялась технология фирмы Mahle, получившая название SILUMAL [3, 11, 12]. Аналогичную технологию под названием ALUSIL, а также ее более поздние усовершенствованные варианты LOCASIL, использует и другой производитель компонентов для двигателей фирма Kolbenschmidt [6]. Обе фирмы являются поставщиком компонентов двигателей для сборочных заводов фирмы XXX.

При отливке блока по технологии SILUMALза счет специального режима охлаждения достигается направленная кристаллизация кремния у поверхности цилиндров. С этой целью используется специальный заэвтектический сплав типа Mahle 147 с 17% кремния и 4% меди. В результате вблизи цилиндров содержание кремния увеличивается. Последующей специальной обработкой поверхности с нее на несколько микрон «убирается» алюминий, и на поверхности остается чистый кремний. Поверхность при этом приобретает матовый светло-серый цвет, остается сравнительно мягкой и легко царапается металлическими предметами.

Микроструктура материала такого цилиндра (рис.58) представляет собой зерна кремния с плоскими вершинами, между которыми располагается алюминиевая «связка». Тем самым создается пористая структура поверхности, в которой масло удерживается между зернами кремния. Такие цилиндры работают в паре с поршнем, покрытым железом - это покрытие толщиной 12-^20 мкм выполняется по технологии FERROSTAN, разработанной фирмой Mahle [3]. Фактически это та же пара трения «железо-силумин», что и в традиционных конструкциях. Но при большом количестве кремния на поверхности цилиндра по нему хорошо работают хромированные кольца, и эта пара обладает исключительно высокой износостойкостью. Правда, это преимущество реализуется только при хорошей смазке и охлаждении.

Фирма Kolbenschmidtразработала технологию LOCASIL[6], которая является дальнейшим развитием технологии ALUSILи предусматривает заливку под высоким давлением доэвтектического (13% кремния) силумина установленных в форму готовых гильз, содержащих до 25% кремния. Такую конструкцию имеет блок цилиндров исследуемого двигателя. Фактически при отливке блока используются специальные пористые кремниевые гильзы - так называемые матрицы, проницаемые для расплавленного алюминия при давлении до 1000 бар. Тем самым содержание кремния повысилось еще больше, что позволило заметно поднять надежность и долговечность блока. Но это также не решило всех проблем цельноалюминиевых блоков.

Практика показала, что недостатками описанной выше конструкции являются не только сложность и дороговизна изготовления и ремонта (требуются специальные ремонтные технологии), но и ее чувствительность к «грубой» эксплуатации, к некачественной и недостаточной смазке и охлаждению [3, 11, 14]. Мягкая поверхность цилиндра сравнительно легко повреждается, на поверхности образуются задиры - различимые невооруженным глазом глубокие борозды, возникающие в результате схватывания материалов, с оттеснением материала от места начального повреждения - как в стороны, так и по направлению скольжения. При таком повреждении цилиндра поршневые кольца теряют контакт с цилиндром, падает компрессия (возникают пропуски воспламенения), резко возрастает расход масла, и двигатель выходит из строя.

Для длительно работавших изношенных двигателей повреждения деталей возникают также вследствие полного износа железного покрытия поршней. При этом происходит контакт алюминиевого сплава поршня непосредственно с алюминиевым сплавом цилиндра. Поскольку данная пара «алюминий-алюминий» не имеет необходимых антифрикционных свойств, происходит схватывание трущихся поверхностей с образованием и быстрым расширением зоны задира на поверхностях.

На практике подобные случаи повреждений поверхности цилиндров в цельноалюминиевых блоках известны и описаны в литературе [6, 11, 14].

      1. Особенности работы поршней в цилиндрах при большом зазоре.
При длительной работе в двигателе происходит изнашивание цилиндров, поршней и поршневых колец. Износ имеет различные причины, включая естественные, в результате длительной эксплуатации, однако в ряде случаев изнашивание может иметь ускоренный характер, например, в результате нарушения правил эксплуатации и обслуживания двигателя, а также при большом исходном зазоре поршней в цилиндрах [3, 4, 5].

В цилиндрах больше изнашивается верхняя часть в зоне остановки поршневых колец в ВМТ, а также (в меньшей степени) средняя часть цилиндра в местах сопряжения с юбкой поршня. На поршнях износ наблюдается в 1-ю очередь на юбке поршня и в канавке верхнего поршневого кольца [3, 8]. Поршневые кольца изнашиваются по рабочим поверхностям, где они контактируют с цилиндром, а верхнее поршневое кольцо дополнительно изнашивается по торцам в результате совместного действия сил давления, прижимающих кольцо к стенкам канавки поршня, и сил трения, возникающих при контакте кольца с цилиндром и закручивающих кольцо в канавке [3].

Как показано выше, при изношенном состоянии ЦПГ существенно возрастает нагрузка на юбку при перекладках поршня. При больших зазорах в цилиндре при перекладке поршня могут возникать ударные нагрузки, при которых не только повышается шумность двигателя, но и резко возрастают силы, действующие на поршень и цилиндр. В результате изнашивание деталей значительно ускоряется [3, 9].

Особенностью двигателей с цельноалюминиевыми блоками цилиндров является то, что рабочие зазоры поршней в цилиндрах мало изменяются при нагреве - в отличии от чугунных блоков цилиндров и алюминиевых блоков с залитыми чугунными гильзами, где расширение цилиндров при нагреве всегда меньше, чем расширение поршней. В результате в цельноалюминиевых блоках цилиндров повышенный зазор практически не уменьшается с нагревом, что создает условия для ускоренного износа деталей.

Обычно чрезмерно большой зазор поршня в цилиндре характерен для двигателей с большим пробегом. Работа двигателя в таком состоянии обычно приводит к так называемому деградационному отказу - выходу двигателя из строя по причине предельного износа (зазоров) деталей вследствие ударных нагрузок.

Износ деталей ЦПГ всегда имеет взаимный характер - при износе одной детали пары всегда в той или иной степени изнашивается и другая, ответная деталь.

Поскольку износ ЦПГ и/или повышенный зазор в цилиндре приводят к увеличению перекоса поршня при перекладке, то в некоторые моменты маслосъемные кольца будут пропускать часть масла из-за периодического отрыва одной из маслосъемных кромок кольца от поверхности цилиндра [3]. Это является еще одной причиной повышенного расхода масла в изношенном двигателе.

В целом износ ЦПГ и связанное с ним возрастание расхода масла являются главной причиной нагарообразования на огневом поясе и днище поршней [3]. При значительных отложениях нагара на поршне возможно также залегание (потеря подвижности) отдельных поршневых колец, чаще всего, маслосъемных.

15.3. Анализ возможных причин неисправностей ЦПГ исследуемого двигателя.

По данным данных ведущих производителей деталей ЦПГ для двигателей автомобилей XXX (фирмы Mahle и Kolbenshcmidt) существуют следующие причины ускоренного износа и повреждений в виде задиров, которые могут иметь вид, схожий с повреждениями исследуемого двигателя [4, 5, 7]:

  1. Перегрев.
  2. Нарушение подачи масла.
  3. Попадание в цилиндр грязи и абразивных частиц.
  4. Переполнение топливом.
Для определения действительной причины износа и повреждений деталей исследуемого двигателя необходим подробный анализ каждой причины из указанных.
  1. Повреждение юбки поршня от перегрева.
Фирма Kolbenschmidtдает следующий анализ данной неисправности [5]:

Общие сведения к задирам от перегрева

При наличии задира от перегрева масляная пленка разрушается в результате слишком высоких температур. Сначала появляется полусухое трение и отдельные места истирания. В дальнейшем поршень в цилиндре работает полностью всухую из-за дополнительного нагрева в местах истирания. Задиры имеют темный цвет и сильное истирание. В зависимости от причины повреждения заедание от перегрева начинается или на направляющей поверхности поршня или на головке поршня.

  1. Задиры от перегрева в основном на головке поршня
Описание повреждения

Возникают сильные задиры, начинающиеся с верхней части поршня и заканчивающиеся в направлении конца юбки. Поверхность задиров имеет темный цвет, сильные риски с вырванными кусками. Задиры наблюдаются по всему периметру поршня (рис. 59). Поршневые кольца также вокруг периметра имеют задиры, причем они несколько слабее и расположены в направлении маслосъемного кольца.

Оценка повреждения

Огневой пояс поршня настолько сильно разогрелся из-за очень высокой термической нагрузки от камеры сгорания, и, с одной стороны, уменьшился зазор между поршнем и цилиндром, а с другой стороны, все больше и больше разрушалась масляная пленка. В конечном счете, это привело к комбинации задира из-за недостаточного зазора и от работы без смазки вокруг всей верхней части поршня. Общая нехватка зазора из-за недостаточного зазора поршня при сборке не может считаться причиной повреждения, поскольку в этом случае исходная точка повреждения находилась бы в зоне направляющей части поршня (рис. 56).

Возможные причины повреждения

  • Длительная, высокая нагрузка на двигатель, когда он еще не полностью прошел обкатку.
  • Нарушения в снабжении маслом (поршни с масляным охлаждением или с охлаждающим каналом)
  • Изогнутые или забитые маслоразбрызгивающие форсунки, которые не охлаждают поршень снизу или охлаждают его лишь недостаточно.
  1. Задиры от перегрева в основном на юбке поршня
Описание повреждения

Юбка поршня имеет задиры почти по всеми периметру. Поверхность задиров имеет темный цвет;шероховатые и сильно истертые места. Кольцевая зона лишь незначительно повреждена истертым материалом поршня (рис. 60).

Оценка повреждения

Из-за сильного перегрева всего двигателя нарушилась смазка во всем цилиндре. Это привело к характерным задирам от работы без смазки с сильно истертой поверхностью. Из-за отсутствия задиров на головке поршня и наличие основных повреждений в зоне юбки, можно исключить перегрузку двигателя из-за нарушения режима сгорания

Возможные причины повреждения

Перегрев двигателя из-за нарушений работы в системе охлаждения (нехватка охлаждающего средства, загрязнения, дефект водяного насоса, дефект термостата, порванный или проскалъзывающийся клиновой ремень, недостаточный или неправильный выпуск воздуха из охлаждающей системы).

Исследуемый двигатель имеет пробег более 170 000 км. Внутренние полости поршней чистые и следов перегрева не имеют. Состояние всех пар трения, в том числе, и смазываемых разбрызгиванием, кроме поврежденных юбок поршней и гильз цилиндров, в хорошем состоянии. Недостатков в масляной системе не выявлено. Форсунки орошения днища поршня работоспособны, внешних повреждений и загрязнений масляных каналов не обнаружено. Масляный насос и редукционный клапан исправны.

Помимо этого, на поршнях нет сильных задиров на огневом поясе поршней (задиры на огневом поясе имеют односторонний характер и располагаются над задирами на юбке). При этом, несмотря на наличие задиров на юбке, они не имеют кольцевого характера и темного цвета (цвет задиров - отполированный металл).

Вывод по данной причине:

В исследуемом двигателе характер повреждений не соответствует перегреву.

  1. Нарушение подачи масла
Фирма Kolbenschmidtдает следующий анализ данной неисправности [5]:

Задиры от работы всухую могут возникнуть всегда, т. е. и при нормальном зазоре между цилиндром и поршнем. При этом масляная пленка прерывается, часто лишь в отдельных местах, из-за высокой температуры или переполнения топливом. В этих местах появляется трение несмазанных поверхностей поршня, поршневых колец и рабочей поверхности цилиндра, что за очень короткое время может привести к задирам с сильно потертой поверхностью. Аналогичные явления имеются при недостаточной смазке маслом, т е., если вообще не имеется больше смазочной пленки между поршнем и цилиндром.

Обобщенно можно привести следующие характерные признаки заедания от работы без смазки:

а) при полностью разрушенной масляной пленке:

  • без перехода возникают узко ограниченные задиры в основном на юбке поршня, поверхность которых стерта и имеет темный цвет. В начальной стадии на противоположной стороне поршня задиров нет,

б) при нехватке масла:

  • признаки идентичны вышеописанным задирам от работы без смазки, за исключением цвета поверхности. Поверхность задиров почти металлически чистая и без темного цвета. Поскольку нехватка масла касается всей поверхности цилиндра, в начальной стадии часто наблюдаются задиры как на нагруженной стороне, так и на ненагруженной стороне.

В общем случае различают задиры при работе без смазки на юбке поршня и односторонние задиры от разных причин, включая нарушение смазки.

  1. Задиры от работы без смазки на юбке поршня
Описание повреждения

В зоне рабочей поверхности там, где на юбке обычно располагается рабочая поверхность контакта с цилиндром, имеются задиры, распространяющиеся частично до кольцевого пояса (рис.61). На противоположной стороне юбки имеются небольшие задиры. Поверхность задиров не темна и имеет почти металлический блеск.

Оценка повреждения

Между поверхностью поршня и рабочей поверхностью цилиндра не хватало смазки. Поверхность задиров с почти металлическим блеском показывает, что в момент заедания масляная пленка, правда, еще имелась, но была уже очень слабой. В связи с незначительным повреждением здесь речь может идти о временной нехватке масла или о повреждении в начальной стадии. При дальнейшей эксплуатации двигателя с недостаточной смазкой повреждение было бы, безусловно, сильнее.

Повреждение на поршне при таком виде задира от работы всухую всегда находится в тех точках, где юбка поршня имеет контакт с цилиндром, т.е. там, где при неповрежденном работавшем поршне отразилось бы обычное пятно контакта.

Возможные причины повреждения

Нехватка смазки из-за недостаточного количества масла в двигателе, слишком низкое давление масла в двигателе (неисправность масляного насоса, редукционного клапана и т. д.). В результате этого имеется недостаточное количество масла для смазки. Из подшипников коленчатого вала не выходит достаточное количество масла. Рабочая поверхность цилиндра, смазываемая в основном разбрызгиванием масла от коленчатого вала, по этой причине снабжается недостаточным количеством масла.

  1. Односторонние задиры на юбке поршня без мест противодействия на противоположной стороне
Описание повреждения

На одной стороне юбки поршня имеются сильные задиры темного цвета с сильно истертой поверхностью. В результате высоких температур на поршне (рис. 62) в зоне заедания материал поршня оторван на большой площади юбки. Характерным является полное отсутствие повреждений на противоположной стороне задира на юбке поршня, что в начальной стадии в большинстве случаев касается зоны кольца.

Оценка повреждения.

Здесь речь идет о типичном задире от работы всухую. Повреждение появляется, если смазочная пленка разрушается хотя бы только на одной половине цилиндра. Повреждение возникает большей частью на нагруженной стороне, реже на ненагруженной стороне. Это возникает или в результате локально недостаточной смазки или в результате перегрева соответствующей стороны цилиндра. Недостаточный зазор не может быть причиной повреждения, поскольку несмотря на сильные задиры на противоположной стороне нет никаких мест противодействия.

Возможные причины повреждения

  • Частичное нарушение охлаждения из-за нехватки охлаждающего средства, из-за воздушных пузырьков, отложений загрязнений или прочих нарушений охлаждающего контура.
  • В двигателях, в которых нагруженная сторона цилиндра с конструктивно более высокой нагрузкой дополнительно опрыскивается маслом через форсунки в шатуне, это повреждение может возникнуть из-за забитой форсунки или недостаточного давления масла.
  • Разбавление масла или неподходящие марки масла, что сначала на нагруженной стороне цилиндра с более высокой нагрузкой приводит к недостаточной смазке.

Исследование состояния системы смазки, масляного насоса и форсунок показало, что система смазки не имеет дефектов. Таким образом, износ и задиры ЦПГ исследуемого двигателя не имеют причинно-следственной связи с возможными неисправностями системы смазки. Тем не менее, при несоответствии материалов пары «цилиндр-поршень», возникающем в связи с истиранием железного покрытия на поршне, общий характер повреждения может иметь аналогичный односторонний характер [3, 11, 14] - с локальным разогревом мест задира, с признаками недостаточной смазки и т.д. и т.п.

При несоответствии материалов нормальной масляной пленки, создаваемой моторным маслом на поверхности цилиндра и в зазоре между поршнем и цилиндром, недостаточно для обеспечения нормальной работы. Масляная пленка при этом оказывается слабой, чтобы противостоять задирам трущихся поверхностей из однородных мягких материалов.

Таким образом, характер повреждения поршней и цилиндров исследуемого двигателя в целом соответствует тому, который обычно возникает при недостаточной смазке, однако имеет другую причину - непосредственный контакт

однотипных материалов поршня и цилиндра при стирании железного покрытия на поршне.

  1. Оценка возможности повреждения юбки поршня вследствие применения некачественного масла.
Моторное масло из исследуемого двигателя было направлено «Торговой компанией» для исследования и получения заключения на кафедре «Автомобильный транспорт» Ро...ского государственного технического университета. По заключению специалиста ОАО «Авто» Бойцова Д.В. (приложение к заключению) указано, что масло Mobil 0W40, примененное в исследуемом двигателе, соответствует своим характеристикам и имеет запас рабочих свойств. За все время эксплуатации исследуемого двигателя масло металось регулярно в установленные заводом производителем сроки 15000 км.

Следовательно, вывод по данной причине следующий:

Качество моторного масла, применяемого в исследуемом двигателе, не является причиной неисправности двигателя.

  1. Повреждение в результате попадания в цилиндр грязи и абразивных частиц.
Фирма МаЫе дает подробный анализ абразивного загрязнения двигателя и связанных с ним неисправностей ЦПГ [5, 7]:

Симптомы

  • Двигатель имеет повышенный расход масла.
  • Двигатель не развивает достаточную мощность и запускается с трудом, особенно при низких температурах.
  • Обе стороны юбки поршня имеют матовое, широкое пятно контакта (рис. 63).
  • Профиль обработки цилиндра отчасти изношен.
  • На юбке поршня имеются отдельные узкие борозды.
  • Поршневые кольца имеют большой тепловой зазор и радиальный износ.
  • На маслосъемном кольце сильно изношены рабочие кромки.
  • На боковинах канавок поршня имеется осевой износ.

Причины

Данное повреждение возникает вследствие абразивного износа из-за грязи. В этом случае можно выделить несколько разновидностей дефектов в зависимости от числа повреждённых цилиндров и состояния поршневых колец:

Если повреждён только один иилинду ...

... и первое поршневое кольцо изношено значительно сильнее, чем третье, тогда загрязнения попадают в камеру сгорания через систему впуска цилиндра, то есть сверху.

Причиной этого являются:

  • разгерметизация впускной системы,
  • грязевые отложения, которые не были удалены до начала ремонтных работ.

Поскольку повреждены в той или иной степени большая часть цилиндров, а износ и

задиры юбки имеют почти все поршни, данные признаки не соответствуют исследуемому двигателю.

Если повреждёнными являются несколько цилиндров или все цилиндры...

... и первое поршневое кольцо изношено значительно сильнее, чем третье, тогда загрязнения попадают в камеру сгорания через общую систему впуска всех цилиндров.

Причины такой ситуации объясняются:

  • разгерметизацией и / или
  • разрушенным или же отсутствующим воздушным фильтром.

Данные признаки также не соответствуют исследуемому двигателю, поскольку верхнее кольцо не имеет значительного износа (см. табл.1). Кроме того, исследуемому двигателю не соответствует большая часть симптомов данной неисправности, указанных выше.

В случае попадания в цилиндры посторонних предметов либо загрязнений абразивного характера (возможная ошибка при монтаже-демонтаже впускного коллектора) произойдет повреждение только некоторых цилиндров в их верхней части, в том числе, в зоне выше первого компрессионного кольца. С другой стороны, посторонние предметы и абразивные частицы не могут проникнуть через поршневые кольца вниз к юбке, поскольку не могут пройти через уплотнение, создаваемое сопряжением колец с цилиндром. В результате попадание посторонних частиц в цилиндр может вызвать износ и повреждения только верхней части отдельных цилиндров и поршней, чего в исследуемом двигателе вообще не наблюдается.

Если повреждёнными являются несколько цилиндров или все цилиндры...

... и третье поршневое кольцо изношено значительно сильнее, чем первое, тогда следует исходить из того, что грязным является моторное масло. Загрязнение масла происходит или по причине того, что не была осуществлена очистка картера двигателя и / или из-за грязного отделителя масла.

В исследуемом двигателе 2-е поршневые кольца имеют износ заметно больше чем верхние, при этом маслосъемные кольца на некоторых поршнях потеряли подвижность. Кроме того, в поддоне картера обнаружены отложения мелких металлических частиц. Эти признаки могут служить подтверждением того, что износ деталей ЦПГ вызван грязным маслом. Однако в данном случае речь может идти только о «вторичном» загрязнении масла - в результате износа и задиров на поршнях и цилиндрах, а не об износе от загрязнения. При вторичном загрязнении продукты износа загрязняют масло и вызывают дальнейший прогрессирующий износ трущихся пар.

Таким образом, признаки повреждения деталей исследуемого двигателя не имеют причинно-следственной связи с загрязнением цилиндров.

Повреждение юбки поршня от переполнения топливом.

Фирма Kolbenschmidtдает следующий анализ данной неисправности [5]:

Описание повреждения

На поверхности юбки поршня имеются узкие длинные места трения с резкими границами там, где обычно находится пятно контакта поршня (рис. 64).

Оценка повреждения

Несгоревшее топливо, конденсирующееся на рабочей поверхности цилиндра, разбавляет несущую масляную пленку или смывает ее. Это приводит к работе без смазки между сопряженными деталями поршня и цилиндра. Длинные узкие места трения являются последствием. Колъиевая зона остается незатронутой при таких повреждениях, потому что здесь в контакте с рабочей поверхностью цилиндра находятся только поршневые кольца.

В местах трения из-за переполнения топливом повреждение на поршне всегда находится в зоне юбки, где юбка поршня опирается на цилиндр. При неповрежденном работавшем поршне в этом месте находится обычное пятно контакта.

Возможные причины повреждения

  1. Переобогащение из-за неправильной регулировки двигателя и нарушения сгорания из-за неисправностей в системе всасывания, забитые воздушные фильтры, нарушения в системе приготовления смеси или в системе зажигания.
  2. Система пуска в холодном состоянии неисправна и не обеспечивает правильный состав смеси.
  3. Недостаточное уплотнение цилиндра и в результате этого неполное сгорание с несгоревшим топливом.
  4. Разбавление масла из-за частых поездок на короткие расстояния или из-за пере обогащения смеси.
В исследуемом двигателе повреждения расположены в виде сплошной области и развиваются от верхней границы юбки поршня вниз. Имеются повреждения на противоположенной стороне юбки поршня в нижней части (рис.24). Однако при внимательном рассмотрении на поверхности поршня можно выделить узкие длинные места трения с резкими границами и металлическим блеском (рис.25).

Вывод по данной причине:

В исследуемом двигателе характер повреждений может соответствовать переполнению топливом.

  1. Анализ причины неисправности, связанной с переполнением топливом, в
том числе, при ремонте.

Согласно анализу, выполненному в п. 15.4.4, характер задиров на поверхности юбки в целом совпадает с описанием, приведенным фирмой Kolbenschmidtдля случая

поступления в цилиндр избыточного количества топлива [5]. Фирма Kolbenschmidtдает 4 главных причины данной неисправности (см.выше).

По причинам №№1 и 2 необходимо отметить следующее. При переобогащении смеси по тем или иным причинам несгоревшее топливо поступает к катализаторам и кислородным датчикам, которые фиксируют данный избыток подачи. В этом случае блок управления отрабатывает сигнал на уменьшение подачи топлива, что необходимо не только для приведения состава смеси в надлежащее состояние с целью обеспечения минимальных вредных выбросов, но и для защиты катализаторов от перегрева. В случае, если по каким-либо причинам состав смеси не может быть восстановлен до нормального, определяемого значением коэффициента избытка воздуха к=1, блок управления запишет ошибку и выдаст сигнал "CheckEngine" на панели приборов автомобиля.

Это означает, что любая неисправность в двигателе и/или его системе управления, которая приводит к переобогащению смеси, неизбежно вызовет срабатывание сигнализатора "CheckEngine". Поскольку по результатам диагностики никаких неисправностей в системе управления двигателя после ремонта не было, переобогащение смеси, возникающее вследствие различных неисправностей двигателя, не является причиной неисправности исследуемого двигателя.

При разбавлении (разжижении) масла топливом необходимо также учитывать 2 процесса - падение вязкости масла в поддоне картера и смывание масла со стенок цилиндров (при поступлении топлива в поддон из/через цилиндры).

Имеется следующая особенность разжижения масла топливом. Если по какой-либо причине такое разжижение произошло на холодном двигателе (например, топливо было пролито в цилиндры при демонтаже топливных форсунок и постепенно просочилось через поршневые кольца в поддон картера), то при запуске холодного двигателя произойдет перемешивание масла с топливом и уменьшение вязкости масла. Однако масло при низкой температуре имеет существенно более высокую вязкость, чем при рабочей температуре в двигателе [3]. ЕГоэтому, с учетом довольно большого объема масла в картере исследуемого двигателя (8,5 л), при любом реальном количестве поступившего в поддон картера топлива вязкость смеси не будет ниже вязкости масла при рабочей температуре двигателя. В соответствии с этим условия смазки деталей не будут нарушены, и однократное разжижение масла топливом на холодном двигателе не приведет к каким-либо его повреждениям.

Указанный вывод соответствует состоянию вкладышей коленвала исследуемого двигателя - при чрезмерно большом разжижении масла топливом на них могли появиться характерные блестящие следы контакта с шейками. Однако таких следов нет, что дополнительно подтверждает отсутствие разжижения масла топливом.

Тем не менее, следует дополнительно рассмотреть самый первый момент пуска двигателя, когда масло на цилиндре частично или полностью смыто топливом. Фактически начало движения поршней в цилиндрах может происходить при недостатке масла. Однако необходимо отметить, что практически сразу после первых оборотов масло, обладающее за счет разжижения топливом меньшей вязкостью, начинает поступать к цилиндрам путем разбрызгивания масляными форсунками. Кроме того, при запуске нагрузки на поршневую группу в двигателе минимальны. Поэтому есть все основания утверждать, что разжижение масла топливом не дает повреждений поршневой группы в момент запуска.

Далее, по мере прогрева двигателя и масла в картере начинается падение его вязкости с одновременным испарением топлива из масла. Обычно процесс испарения легкого топлива (бензина) из масла занимает весьма короткое время - от нескольких минут до нескольких десятков минут, в зависимости от режима работы двигателя. Однако при нагреве масла испаряющееся в значительных количествах топливо начнет поступать в систему вентиляции двигателя и далее во впускную систему и в цилиндры в испаренном виде, что окажет влияние на работу системы управления двигателем.

При значительном количестве испаренного топлива обогащение смеси также будет значительным, что не позволит системе управления двигателем его полностью компенсировать, в 1-ю очередь, на режимах малых оборотов. В результате блок управления неизбежно выдаст тот же сигнал "CheckEngine", свидетельствующий о нарушениях в двигателе, опасных как с точки зрения экологии, так и для самих катализаторов.

Поскольку никаких сигналов об ошибках после ремонта не было, есть все основания утверждать, что признаки попадания топлива в масло в исследуемом двигателе полностью отсутствуют, неисправность двигателя не имеет причинно-следственной связи с попаданием топлива в цилиндры и разжижением масла.

Как показано также в предыдущем разделе, признаки повреждения деталей исследуемого двигателя не имеют причинно-следственной связи с загрязнением.

Помимо этого, анализ конструкции двигателя и возможного хода выполнения ремонтных работ по замене электромагнита регулировки фаз газораспределения показывает, что данные работы вообще не имеют точек соприкосновения ни с впускным трактом, ни с ЦПГ.

Таким образом, ответ на вопрос №2 экспертизы:

2. Могли ли явиться причиной выхода из строя двигателя некачественно выполненные работы по замене впускного коллектора и электромагнита регулировки фаз газораспределения?

следующий:

Повреждения деталей двигателя не имеют причинно-следственной связи с какими-либо возможными ошибками при выполнении ремонтных работ, неисправность двигателя не связана с проведением работ по замене впускного коллектора и электромагнита регулировки фаз газораспределения.Как следует из приведенного анализа возможных причин неисправностей, двигатель получил повреждения поршней не в результате нарушения охлаждения, смазки, загрязнения или переполнения топливом. В то же время есть существенные особенности повреждений поршней и цилиндров исследуемого двигателя, анализ которых показывает следующее.

Так, имеется принципиальная разница формы и расположения задиров на правой (нагруженной, если смотреть на двигатель спереди) стороне цилиндра и поршня по сравнению с левой ненагруженной стороной. Наиболее характерная картина наблюдается в цилиндре №3, который имеет наибольшие повреждения.

На нагруженной стороне цилиндре сплошная зона задира расположена от четкой границы - места остановки в ВМТ фаски канавки маслосъемного кольца (верхняя граница юбки), и распространяется вниз ниже места остановки фаски канавки маслосъемного кольца в НМТ. Выше указанной границы задиры не распространяются. При этом задиры в нижней части цилиндра на этой стороне, напротив, не имеют четкой границы. Такой характер имеют повреждения на всех остальных цилиндрах.

На нагруженной стороне поршня наблюдается четкая граница сверху - верхний край юбки, от которого задиры распространяются вниз. В исследуемом двигателе в результате осмотра выявлено несколько фаз развития износа и задира нагруженной поверхности юбки поршня - от истирания железного покрытия с появлением блеска на верхней части юбки у поршня №№ 5, 6 и 8 (рис.25-28) и начала процесса задира у поршня №2 (рис.22) до непосредственно задира юбки у поршней №№1, 3, 4, 7 (рис.21-27). Явное направление задиров на юбке поршня вниз свидетельствует о том, что такие задиры образовались при движении поршня в цилиндре вверх из НМТ.

Данный факт иллюстрирует влияние перекладки поршня в НМТ, когда за счет инерционных нагрузок на поршне он перекашивается в цилиндре (рис.56), и нагружается верхняя правая сторона юбки (именно в этой зоне и образовались задиры). Одновременно с этим движение поршня вверх происходит при минимальном количестве масла на стенке цилиндра (оно было снято со стенки маслосъемным кольцом при предыдущем ходе вниз). Условия смазки и уровень нагрузок на юбку при движении поршня вверх существенно хуже, чем при движении поршня из ВМТ, при котором имеется компенсация усилий на юбку с помощью десаксажа поршня, а скольжение юбки идет по предварительно смазанной поверхности. Это объясняет, почему задиры возникают на поршне именно при движении вверх, а не вниз.

На ненагруженной стороне цилиндра задиры существенно меньше и имеют другой характер. Так, место задира не имеет четких границ и расположено во всей области контакта с нижней частью юбки, с более ярко выраженными рисками (задирами) в верхней части выделенной области - в месте остановки нижней части юбки при положении поршня в ВМТ. Выше этой части задиры не распространяются.На ненагруженной части поршня №3 задир расположен в нижней части юбки (рис.23). Выявлены также несколько фаз износа и задира в данной части юбки. Так, поршни №№1, 2, 5, 6 не имеют явных признаков износа в этой области (рис.21-26), однако на поршнях № 4, 7 и 8 заметен характерный блеск на поверхности юбки в нижней ее части (рис.24-28), а на поршне №3 - сильный задир (рис.23).

Характерно, что на поршнях и цилиндрах нет следов начала и/или распространения задира от огневого пояса, в том числе, от первого и/или второго компрессионного кольца (рис.21-28). На цилиндре в зоне остановки поршневых колец в ВМТ и на поршне в зоне поршневых колец (огневой пояс и перемычки между кольцами) имеется только отдельные следы повреждений в виде рисок (на цилиндрах - рис.31-38) и небольших задиров (на поршнях) от отделившихся частиц поршня и цилиндра, возникшие как результат сплошного задира, расположенного ниже. При этом характерно, что на некоторых поршнях явно видны следы контакта верхнего огневого пояса с цилиндром. Данное повреждение подробно описано фирмой Kolbenschmidt, как радиальные места ударов на жаровом поясе [5]:

Описание повреждения

Жаровой пояс имеет в направленны качания следы ударов (рис. 65) На юбке поршня наблюдается более сильный износ сверху и снизу, чем в середине юбки.

Оценка повреждения

Удары поршня вызваны попеременным ударом головки поршня о рабочую поверхность цилиндра, они особенно отрицательно воспринимаются снаружи в виде стука и шумности двигателя.

Причина

Перекос поршней из-за слишком большого зазора. Слишком большой диаметр цилиндра или износ приводят к тому, что поршень переходит в наклонное положение в результате качания движения шатуна и перекладки поршня в цилинОре и при этом происходят сильные удары верхней части поршня о рабочую поверхность гцшиндра.

Таким образом, основные выявленные признаки повреждения поршней и цилиндров следующие:

  1. Одностороннее или «диагональное» расположение задиров на юбке в плоскости качания поршня - в верхней части на нагруженной стороне, а в нижней части на ненагруженной.
  2. Распространение задира на нагруженной стороне при движении поршня вверх.
  3. Характерный повышенный износ в указанных зонах на нижнем и верхнем краях юбки тех поршней, где задиров не наблюдается.
  4. Следы касания цилиндра на огневом поясе поршней свидетельствуют о большом зазоре в цилиндре.
  5. Поршни имеют размер юбки меньше минимально допустимого на 0,03-0,04 мм и более (табл.1), при толщине железного покрытия приблизительно 0,02 мм.Одновременно с этим на поверхностях юбки всех поршней сохранились канавки микропрофиля (рис.66), т.е. износ в средней части юбки отсутствует.
Указанные признаки однозначно говорят о том, что задиры возникли при перекладке поршней в нижней мертвой точке и распространялись на поверхностях при последующем движении поршня вверх. Задирам предшествовала длительная работа с повышенным зазором, что при полном износе железного покрытия на краях юбки привело к схватыванию алюминиевого сплава поршня с алюминиевым сплавом цилиндра с неизбежным образованием задиров в указанных зонах.

Следует отметить, что на юбках всех поршней отсутствуют следы большого износа. Как известно, микропрофиль на поверхности поршней имеет небольшую глубину и не превышает, как правило, 0,005-0,010 мм [3]. В то же самое время размеры поршней меньше минимально допустимых на 0,03-0,04 мм и более. Если бы происходил износ поршня, то при таком значении износа юбка должна быть совершенно гладкой в зонах контакта с цилиндрами и не может иметь микроканавок, которые были бы в таком случае полностью стерты (рис.67). Кроме того, при большом износе юбки неминуемо наблюдался бы ответный значительный износ цилиндра в зоне контакта с юбкой, однако такого износа в цилиндрах также нет. И при этом размеры цилиндров существенно больше номинального значения.

Наличие микроканавок на юбке всех поршней (рис.66) и отсутствие следов явного износа цилиндров в зонах контакта с юбкой свидетельствует о том, что причина значительного отклонения размеров и зазоров от минимально допустимых может быть не связана с эксплуатационным износом. Основные причины повышенного зазора в цилиндре известны:

  1. Размеры цилиндров при производстве были изначально выполнены за допуском.
  2. Поршни изначально имели размер по юбке меньше допустимого или...
  3. ...поршни были изготовлены нормальными и в допуске, однако при
эксплуатации вследствие повышенного зазора в цилиндрах произошла

постепенная деформация юбки в результате действия ударных нагрузок в течение длительного времени.

Таким образом, есть все основания утверждать, что:

  1. основной причиной образования задиров на поршнях и цилиндрах
исследуемого двигателя является большой зазор поршней в цилиндрах,
  1. большой зазор и ударные нагрузки вызвали полный износ железного покрытия на краях юбки поршней, в результате чего произошло обнажение алюминиевого сплава поршня в этих зонах и схватывание его с алюминиевым сплавом цилиндра,
  2. причиной большого зазора в цилиндрах является сочетание
эксплуатационного износа с возможным производственным недостатком (дефектом) двигателя в виде увеличенных зазоров поршней в цилиндрах.В ремонтной практике существуют и применяются 3 способа ремонта блока цилиндров двигателей XXX серии М273 [3, 6, 11, 12, 14]:
  1. Расточка цилиндров с последующим хонингованием в ремонтный размер.
Эта технология предусмотрена производителем автомобиля и рекомендована для применения ремонтными организациями. Для этих целей фирма МаЫе выпускает поршнекомплекты с увеличенным размером поршня на +0,25 мм, которые также поставляются в запчасти фирмой XXX в качестве оригинальных деталей. Однако, согласно результатам осмотра блока цилиндров, в исследуемом двигателе применение данной технологии проблематично из-за глубоких задиров на цилиндрах, возможно, превышающих ремонтное увеличение поршня.
  1. Ремонт установкой гильз типа ALUSIL.
Для изготовления ремонтных гильз имеются литые цилиндрические заготовки ALUSIL, производимые фирмой Kolbenschmidt[6]. Для ремонта исследуемого двигателя применяется заготовка гильзы № 89572190 с наружным диаметром 105 мм, внутренним диаметром 84 мм и длинной 160 мм. Поршни номинального размера и оригинального качества ОЕ поставляются фирмой Mahle. Соблюдая технологии, рекомендуемые фирмой Kolbenschmidt, при ремонте блока цилиндров при помощи данных заготовок гильз можно получить поверхности гильз цилиндров, аналогичные новым цилиндрам по всем эксплуатационным параметрам [6]. Однако данные гильзы поставляются фирмой Kolbenschmidtтолько через свою дилерскую сеть в странах Евросоюза и США, причем возможность поставки зависит от плана их производства, что не всегда гарантирует их наличие на соответствующих складах. Таким образом, применение данных гильз для ремонта исследуемого двигателя также может быть проблематичным.
  1. Установка ремонтных гильз из серого чугуна.
В частности, этот метод рекомендует один из ведущих мировых производителей деталей ЦП Г и поставщиков сборочного производства фирмы XXX - фирма Kolbenschmidt[6]. Технология ремонта блоков с помощью гильз из серого чугуна подробно описана в [3, 11, 12, 14]. Эта технология применяется многими ремонтными организациями на территории РФ, хорошо освоена, отработана и зарекомендовала себя, как надежный и относительно дешевый способ восстановления работоспособности двигателей с цельноалюминиевым блоком цилиндров, ремонт которых невозможен по технологиям, официально разрешенным производителями автомобилей. Рекомендации фирмы Kolbenschmidt, как ведущего производителя деталей ЦПГ и поставщика фирмы XXX, применять данный способ ремонта алюминиевых блоков цилиндров как альтернативный при невозможности использования ремонтных поршней и силуминовых гильз, свидетельствует о допустимости его применения для исследуемого двигателя.Таким образом, ответ на вопрос № 3 экспертизы:
  1. Возможно ли в настоящее время восстановление работоспособности двигателя? следующий:
Восстановление работоспособности двигателя при глубоких задирах на цилиндрах возможно путем ремонта блока цилиндров с применением ремонтных гильз типа ALUSIL, а при их отсутствии - с помощью гильз из серого чугуна по технологии, рекомендованной фирмой Kolbenschmidt, поставщиком компонентов двигателей для сборочного производства фирмы XXX.

16. СИНТЕЗИРУЮЩАЯ ЧАСТЬ.

16.1. Формулирование причины неисправности двигателя.

Для окончательного установления причины неисправности двигателя еще раз перечислим все уже установленные и доказанные характерные основные признаки и особенности неисправности, разбив их на 2 группы.

Группа №1. Общие признаки неисправности.

  • Размер юбок всех поршней существенно меньше предельно допустимых.
  • Размеры цилиндров также заметно превышают допустимые.
  • Зазор между поршнями и цилиндрами превышает максимально допустимый в несколько раз.
  • Односторонние задиры на части поршней и цилиндров.
  • На средней части юбки поршней нет следов явного износа.
  • Цилиндры не имеют заметного износа в зонах контакта с юбкой поршня. Общий вывод по группе №1:

Причиной неисправности двигателя является возникновение задиров на юбке поршней и в цилиндрах.

Группа №2. Влияние эксплуатации на возникновение неисправности.

  • В исследуемом двигателе характер повреждений не соответствует перегреву.
  • Признаки повреждения деталей исследуемого двигателя не имеют причинно- следственной связи с загрязнением цилиндров.
  • Качество моторного масла, применяемого в исследуемом двигателе, не является причиной неисправности двигателя.
  • Переобогащение смеси, возникающее вследствие различных неисправностей двигателя, не является причиной неисправности исследуемого двигателя.
  • Износ и задиры ЦПГ исследуемого двигателя не имеют причинно- следственной связи с возможными неисправностями системы смазки.

Общий вывод по группе №2:

Неисправность носит специфический характер, не соответствующий часто встречающимся на практике эксплуатационным причинам неисправностей ЦПГ.

Группа №3. Общий характер причины возникновения неисправности.

  • Характер повреждения поршней и цилиндров исследуемого двигателя в целом соответствует тому, который обычно возникает при недостаточной смазке, однако имеет другую причину.
  • Непосредственный контакт однотипных материалов поршня и цилиндра при стирании железного покрытия на поршне приводит к задиру.
  • Ускоренный и локальный износ юбки поршней произошел вследствие ударных нагрузок при перекладке поршня в цилиндре.
  • Ударные нагрузки и износ вызваны большим зазором поршней в цилиндрах.

Общий вывод из признаков группы №3:

Причиной неисправности является локальный износ железного покрытия на части поверхности юбки поршней. Износ покрытия произошел в результате большого зазора поршней в цилиндрах и ударных нагрузок при перекладке поршней.

Группа №4. Причина неисправности, вызванная большим зазором в цилиндрах.

  • Большой зазор в цилиндре возникает при эксплуатационном износе ЦПГ.
  • На средней части юбки поршней нет следов явного износа, цилиндры не имеют заметного износа в зонах контакта с юбкой поршня.
  • Размер юбок всех поршней существенно меньше предельно допустимых значений, размеры цилиндров заметно превышают допустимые.

Общий вывод по группе №4:

Причиной большого зазора в цилиндрах является сочетание эксплуатационного износа с производственным недостатком (дефектом) двигателя в виде увеличенных зазоров в сопряжении поршней с цилиндрами.

Группа №5. Возможные производственные причины большого зазора в цилиндрах.

  • Размеры цилиндров при производстве были изначально выполнены за допуском.
  • Поршни изначально имели размер по юбке меньше допустимого.
  • Поршни были изготовлены нормальными и в допуске, однако при эксплуатации в результате длительного действия ударных нагрузок и вследствие увеличенного размера цилиндров произошла деформация юбки.

Общий вывод по группе №5:

Точную причину увеличенных зазоров установить не представляется возможным.

Общий вывод по группам неисправностей:

Ввиду несоответствия признаков, имеющихся на деталях, признакам нарушения правил эксплуатации и ошибок при обслуживании, есть все основания полагать, что неисправность связана с естественным износом деталей, имеющим ускоренный характер. Ускоренный износ был вызван большими зазорами поршней в цилиндре, возникшими как сочетание эксплуатационного износа с производственным недостатком (дефектом) двигателя в виде увеличенных зазоров в сопряжении поршней с цилиндрами.

17. РЕЗУЛЬТАТИВНАЯ ЧАСТЬ.

17.1. Уточнение выводов о причине неисправности двигателя.

Ответ на 1-й вопрос экспертизы:

1. Какова причина выхода из строя двигателя?

формулируется так:

Неисправность двигателя не имеет причинно-следственной связи с нарушением правил эксплуатации. Причиной неисправности является локальный эксплуатационный износ железного покрытия на части поверхности юбки поршней, который произошел в результате увеличенных зазоров поршней в цилиндрах и вызванных большими зазорами ударных нагрузок при перекладке поршней.

Ускоренный характер износа деталей обусловлен сочетанием эксплуатационного износа естественного характера с производственным недостатком (дефектом) двигателя в виде увеличенных зазоров в сопряжении поршней с цилиндрами. Производственный характер неисправности подтверждается тем, что на средней части юбки поршней нет следов явного износа, цилиндры не имеют заметного износа в зонах контакта с юбкой поршня, но при этом размер юбок всех поршней существенно меньше предельно допустимых значений, а размеры цилиндров заметно превышают допустимые.

Возможными причинами производственного недостатка двигателя являются выполнение размеров цилиндров и/или поршней при производстве за пределами установленных допусков, а также деформация юбки поршней при длительной работе с увеличенными зазорами, однако точную производственную причину увеличенного зазора установить не представляется возможным.

выводы

  1. Двигатель 273.924, № 239243012797, автомобиля XXX F450 Matic, год выпуска 2007, регистрационный знак РЗЗЗРР177, VINXXX 2211841А12611 имеет следующие недостатки и неисправности:
  1. сильные односторонние задиры на стенках цилиндров №№ 1, 2, 3, 4 и 7, мелкие вертикальные риски во всех цилиндрах в средней и нижней части;
  2. сильные односторонние задиры на поршнях №№ 1, 4, 7, на поршне №3 задиры двухсторонние - с одной стороны в верхней части юбки, на другой - в нижней части юбки;
  3. поршни №№ 1, 5, 6, 7, 8 имеют следы касания огневым поясом цилиндра, на поршнях №№ 1, 3, 7 задиры на уплотнительном и огневом поясе расположены над задирами на юбке;
  4. на юбках всех поршней мелкие вертикальные риски;
  5. размер юбок всех поршней существенно меньше предельно допустимых значений, размеры цилиндров также заметно превышают допустимые, в результате чего зазор между поршнями и цилиндрами превышает максимально допустимый в несколько раз;
  6. маслосъемные кольца на поршнях №№ 1, 3 и 7 залегли в канавках поршней;
  7. износ средних поршневых колец повышен и, вероятно, близок к предельному.
Прочие недостатки имеют незначительный характер или отсутствуют.
  1. Повреждения деталей двигателя не имеют причинно-следственной связи с какими-либо возможными ошибками при выполнении ремонтных работ, неисправность двигателя не связана с проведением работ по замене впускного коллектора и электромагнита регулировки фаз газораспределения.
  2. Неисправность двигателя не имеет причинно-следственной связи с нарушением правил эксплуатации.
  3. Причиной неисправности является локальный эксплуатационный износ железного покрытия на части поверхности юбки поршней, который произошел в результате увеличенных зазоров поршней в цилиндрах и вызванных большими зазорами ударных нагрузок при перекладке поршней.
  4. Ускоренный характер износа деталей обусловлен сочетанием эксплуатационного износа естественного характера с производственным недостатком (дефектом) двигателя в виде увеличенных зазоров в сопряжении поршней с цилиндрами. Производственный характер неисправности подтверждается тем, что на средней части юбки поршней нет следов явного износа, цилиндры не имеют заметного износа в зонах контакта с юбкой поршня, но при этом размер юбок всех поршней существенно меньше предельно допустимых значений, а размеры цилиндров заметно превышают допустимые.
  5. Возможными причинами производственного недостатка (дефекта) двигателя
являются выполнение размеров цилиндров и/или поршней при производстве за пределами установленных допусков, а также деформация юбки поршней при длительной работе с увеличенными зазорами, однако точную производственную причину увеличенного зазора установить не

представляется возможным.

  1. Восстановление работоспособности двигателя при глубоких задирах на цилиндрах возможно путем ремонта блока цилиндров с применением ремонтных гильз типа ALUSIL, а при их отсутствии - с помощью гильз из серого чугуна по технологии, рекомендованной фирмой Kolbenschmidt, поставщиком компонентов двигателей для сборочного производства фирмы XXX.

Эксперт-автотехник 1-й категории, канд. техн. наук, старший науч. сотрудник, Ген. директор ООО " АБ-Эксперт"А.Э.Хрулев

Эксперт, инженер П.С.Горелик

Эксперт, инженер В.Э.Лийн

Заключение состоит из 36 стр. текста и приложения с 67 илл. на 45 стр., источников литературы - 19.

Александр Хрулев, канд. техн. наук, директор фирмы «АБ-Инжиниринг»

expertauto.pro

двигатель внутреннего сгорания - патент РФ 2166653

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия. Двигатель содержит размещенный в цилиндре поршень, коленчатый вал, кривошип которого связан через основной и дополнительный шатуны, и коромысло, связанное с дополнительным шатуном и имеющее регулируемую опору, закрепленную на корпусе двигателя. Продольные оси основного и дополнительного шатунов при положении поршня в "верхней мертвой точке" выполнены на одной линии с угловым изломом, определяемым ходом регулируемой опоры при изменении степени сжатия, и близкой к осевой линии возвратно-поступательного движения поршня. Точка шарнирного закрепления основного шатуна с дополнительным выполнена на расстоянии от центра кривошипа коленчатого вала на размер не более диаметра шатунной шейки этого кривошипа. 2 ил. Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия. Одним из главных направлений развития двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (дизелей) является повсеместное применение газотурбинного наддува, обеспечивающего увеличение плотности воздушного заряда в цилиндрах, что создает предпосылки для увеличения цикловых подач топлива и роста эффективной мощности, снимаемой с одного цилиндра. По мере повышения давления наддува, создаваемого турбокомпрессором, растет величина давления Pc в цилиндре в конце такта сжатия, что при прочих равных условиях приводит к повышению максимального давления сгорания Pz. Рост величины Pz требует создания соответствующих запасов прочности в основных нагруженных деталях дизеля (кривошипно-шатунный механизм, поршень, головки блока и др.) для обеспечения их надежной работы и является фактором, ограничивающим форсирование дизеля по мощности в случае отсутствия резервов повышения запасов прочности в деталях и узлах последнего. Одним из традиционных способов ограничения роста максимального давления сгорания Pz является, как известно, уменьшение степени сжатия дизельного двигателя. По мере форсирования дизеля по мощности и, следовательно, повышения давления наддува закладываемая в конструкцию дизеля степень сжатия, как правило, снижается, что в известных пределах ограничивает рост Pz. Однако снижение величины степени сжатия форсированного по мощности дизельного двигателя имеет ограничение, связанное с самим принципом его работы. При чрезмерном снижении степени сжатия воздух при положении поршня в верхней мертвой точке не достигает температуры, обеспечивающей самовоспламенение впрыснутого в цилиндр топлива. Теория и практика показывают, что при степени сжатия ниже 13 и при пониженных значениях температуры окружающего воздуха впрыснутое топливо не самовоспламеняется или воспламеняется с трудом, и дизель практически утрачивает свои пусковые качества, а также способность работать на малых нагрузках. Между тем, на режимах, близких к номинальной мощности, высокофорсированный дизель, оснащенный газотурбинным наддувом, может работать на степенях сжатия, существенно меньших 13, так как недостающий подогрев воздуха при сжатии в цилиндре дополняется его сжатием и подогревом в компрессорной ступени турбокомпрессора, что, в целом, и обеспечивает самовоспламенение топлива в цилиндрах. Таким образом, дополнительное снижение степени сжатия дизельного двигателя, оснащенного газотурбинным наддувом, осуществимо и зависит от степени его форсирования по мощности: чем выше форсировка по мощности (а значит выше давление наддува и больше подогрев воздуха в компрессоре), тем более низкая степень сжатия может быть при этом реализована. Задача состоит в том, чтобы найти и осуществить конструктивные и иные решения, обеспечивающие работу дизеля при низких степенях сжатия на режимах пуска и малых нагрузках, когда подогрев воздуха в компрессорной ступени практически отсутствует. Решение этой задачи позволяет получить существенный резерв в форсировке по мощности дизелей с газотурбинным наддувом без дополнительного нагружения газовыми силами деталей двигателя. Как известно, имеются два направления в решении указанной задачи. Первое направление. Двигатель с газотурбинным наддувом имеет фиксированную постоянную пониженную степень сжатия, а его пусковые свойства и работа на малых нагрузках обеспечиваются за счет создания условий, при которых топливо в цилиндре может самовоспламеняться, несмотря на пониженную степень сжатия. Второе направление. Двигатель имеет регулируемую степень сжатия, которая специальными устройствами автоматически увеличивается на режимах пуска и малых нагрузок и уменьшается по мере роста величины среднего эффективного давления Pe. Ниже дана краткая оценка названных направлений. По первому направлению наиболее известен дизель с низкой постоянной степенью сжатия с системой наддува под названием "Гипербар" (см., например, статью Castro Genede "Hyperbar a new turbocharging system" в "Ship and Boat Int", 1976, 29, N 1, 36-37, а также РЖ "ДВС", 6.39.160, 1976 г.). Главной особенностью этого дизеля, как известно, является применение в составе дизеля встроенной камеры сгорания, которая на режимах пуска и малых нагрузок автоматически подает в цилиндры дизеля воздух, подогретый до температуры, обеспечивающей самовоспламенение топлива при низкой степени сжатия. На эксплуатационных режимах воздух получает необходимый подогрев в компрессорах с высокой степенью повышения давления (отсюда и название "Гипербар") и необходимость в работе камеры сгорания отпадает. Она автоматически переходит в дежурный ("тлеющий") режим работы. Такой известный дизель, содержащий камеру сгорания с топливоподающим насосом, воздушные и газовые коммуникации и автоматику, управляющую всеми перечисленными элементами, не получил сколько-нибудь широкого распространения из-за присущих ему сложности, громоздкости, высокой стоимости и, видимо, недостаточной надежности. По второму направлению наиболее известен дизель, содержащий поршень с автоматическим регулированием степени сжатия, получивший в литературе сокращенное обозначение ПАРСС и представленный, например, в авторских свидетельствах СССР NN 443194, 450898 и патенте СССР N 1782291. В таких известных дизелях расстояние от оси поршневого пальца до верхней плоскости головки поршня изменяется за счет подвижности последней под воздействием системы пружин и гидравлической системы, в которую закачивается моторное масло через коленчатый вал и шатун двигателя. Дизели по второму направлению также не получили широкого распространения вследствие чрезвычайно напряженных условий работы поршня, поскольку регулируемые элементы его конструкции расположены в камере сгорания, то есть в зоне наибольших воздействий максимальных давлений и температуры рабочего цикла двигателя. Между тем, принцип регулируемой степени сжатия весьма перспективен, поскольку управлять величиной максимального сгорания Pz в широких пределах можно при достаточно малых изменениях в геометрических размерах камеры сгорания двигателя. Расчеты показывают, что для уменьшения степени сжатия с 13 до 9 для дизелей размерностью, например, 15 x 18 достаточно увеличить высоту камеры сгорания примерно на 5 мм. Другими словами, чтобы получить требуемый закон изменения степени сжатия достаточно изменять положение поршня в верхней мертвой точке в диапазоне 0...5 мм. Задача состоит в том, чтобы вынести устройство регулирования степени сжатия из зоны воздействия на него повышенных давлений и температур и обеспечить достаточную одинаковость изменения величины степени сжатия одновременно по всем цилиндрам. Тем самым будут преодолены основные недостатки дизелей с ПАРСС. Указанная задача при такой постановке вопроса наиболее успешно, как представляется, может быть решена кинематическими методами, с помощью которых можно воздействовать на движение поршней дизельного двигателя с газотурбинным наддувом в традиционном их исполнении. В классическом центральном кривошипно-шатунном механизме, состоящем из кривошипа (коленчатого вала), шатуна и ползуна (поршня), при помощи которого происходит преобразование возвратно-поступательного движения ползуна (поршня) во вращательное движение кривошипа (коленчатого вала), крайние положения поршня (нижняя и верхняя мертвые точки) остаются неизменными, чем и обеспечивается постоянство заранее выбранной степени сжатия применительно к рассматриваемому здесь двигателю внутреннего сгорания. В соответствующих разделах теории механизмов и машин описаны способы кинематического воздействия на движение отдельных элементов кривошипно-шатунного механизма, в том числе и ползуна. Например, в Справочнике машиностроения, том 1, М. Машгиз, 1960 год, в разделе "Теория механизмов и машин" на стр. 505 даны описания кривошипно-рычажных и кривошипно-коленных механизмов, которые могут быть положены в основу решения задачи по организации управляемого движения поршня двигателя внутреннего сгорания с целью достижения переменной степени сжатия путем соответствующего изменения положения поршня в верхней мертвой точке. Такое устройство выполнено в двигателе внутреннего сгорания, например, по авторскому свидетельству N 878990, взятому в качестве прототипа предлагаемого изобретения. Двигатель внутреннего сгорания по авторскому свидетельству N 878990 содержит размещенный в цилиндре поршень, коленчатый вал, кривошип которого связан с поршнем через основной и дополнительный шатуны, и коромысло, связанное с основным и дополнительным шатунами и установленное в регулируемой опоре. Регулируемая опора расположена и закреплена так, что при положении поршня в верхней мертвой точке опора расположена на продолжении общей осевой линии основного шатуна и коромысла, а ось дополнительного шатуна совпадает с осью кривошипа и перпендикулярна к оси основного шатуна. Основной и дополнительный шатуны сочленены с коромыслом общим шарниром, а размеры радиуса кривошипа, основного и дополнительного шатунов, коромысла и величины регулирования положения опоры выполнены с заданным соотношением. Указанное исполнение дизеля обеспечивает требуемое изменение степени сжатия за счет управления законом движения поршня путем изменения положения регулируемой опоры коромысла, а также достигается оптимальное протекание рабочего процесса двигателя. Вместе с тем, прототип - двигатель по авторскому свидетельству N 878990 имеет ряд недостатков, к которым следует отнести: - смещенное положение коленчатого вала относительно основного и дополнительного шатунов и оси движения поршня (так называемый дезаксаж) увеличивает габаритные размеры двигателя по ширине, а также ухудшает его весовые характеристики; - коленчатый вал частично разгружен от давления вспышки, но коромысло и его опора остаются под полным воздействием максимального давления сгорания, что увеличивает число нагруженных газовыми силами деталей двигателя, требует их изготовления с учетом имеющихся нагрузок и, в целом, не способствует повышению надежности работы двигателя; - дополнительный шатун работает в несвойственном этой детали режиме растяжения от приложенных к нему газовых сил; - регулируемая опора, находящаяся под воздействием нагрузок от газовых сил, требует для изменения своего положения повышенных усилий, развиваемых исполнительным механизмом; - основной, вспомогательный шатуны и коромысло имеют один общий шарнир, что усложняет конструкцию этого соединения; - затруднено применение рассматриваемого известного решения при модернизации или разработке высокофорсированной модификации двигателя на базе существующего в производстве, так как рассматриваемый двигатель требует существенного отхода от традиционных решений в конструкции картера и кривошипно-шатунного механизма, в том числе введения дезаксажного расположения коленчатого вала относительно оси возвратно-поступательного движения поршня. Общий недостаток, присущий расссматриваемому прототипу, заключается в том, что конец основного шатуна, не связанный непосредственно с поршнем, совершает не круговое движение, как в классическом кривошипно-шатунном механизме, а движение по размокнутой дуге либо движение по замкнутому эллипсу с различными соотношениями между большой и малыми его осями. Отмеченное обстоятельство приводит к тому, что закон движения поршня в рассматриваемом двигателе с переменной степенью сжатия перестает быть синусоидальным, применительно к которому отработаны законы топливоподачи, смесеобразования, а также принципы уравновешивания сил и моментов движущихся частей двигателей внутреннего сгорания. Не случайно в рассмотренном выше прототипе оговорены мероприятия, направленные на оптимизацию протекания рабочего процесса при законе движения поршня, отличном от синусоидального. Перечисленные недостатки, в итоге, вызывают ухудшение весогабаритных показателей и работоспособности двигателя, усложнение конструкции. Задача изобретения состоит в том, чтобы улучшить весогабаритные показатели и работоспособность двигателя, упростить конструкцию и достигнуть цели, заключающейся в создании двигателя, обеспечивающего изменение степени сжатия двигателя кинематическими методами. Решение задачи достигается за счет того, что в двигателе внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия, содержащем размещенный в цилиндре поршень, коленчатый вал, кривошип которого связан с поршнем через основной и вспомогательный шатуны, и коромысло, связанное с дополнительным шатуном и имеющее регулируемую опору, установленную и закрепленную на корпусе двигателя, при положении кривошипа коленчатого вала, соответствующем приходу поршня в "верхнюю мертвую точку", согласно изобретению продольные оси основного и дополнительного шатунов выполнены на одной линии с отклонением от нее на угловую величину, определяемую ходом регулируемой опоры при изменении степени сжатия, а точка шарнирного закрепления основного шатуна с дополнительным выполнена на расстоянии от центра кривошипа коленчатого вала, не превышающем величину диаметра этого кривошипа. Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения достаточна и необходима для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата - поставленной задачи. Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где: - на фиг. 1 приведен двигатель с кинематическим механизмом, настроенным на максимальную величину степени сжатия; - на фиг. 2 то же, с механизмом, настроенным на минимальную величину степени сжатия. Двигатель 1 содержит размещенный в цилиндре поршень 2, шарнирно связанный с головкой основного шатуна 3, другая головка которого шарнирно связана с дополнительным шатуном 4, размещенным на кривошипе коленчатого вала 5, а центр шарнира удален от центра шатунной шейки кривошипа коленчатого вала 5 на величину не более диаметра шатунной шейки. Вторая головка дополнительного шатуна 4 шарнирно связана с головкой коромысла 6, другой конец которого установлен шарнирно в регулируемой опоре 7, установленной и закрепленной на корпусе двигателя 1. Точка закрепления на корпусе двигателя 1 регулируемой опоры 7 выбрана таким образом, что при положении поршня 2 в "верхней мертвой точке" продольные оси основного и дополнительного шатунов располагаются на одной линии с изломом, величина которого определяется ходом регулируемой опоры при установке требуемой степени сжатия в регулируемых пределах. Предлагаемый двигатель работает следующим образом. В цилиндре двигателя 1 поршень 2 совершает возвратно-поступательное движение, которое передается основным шатуном 3 через дополнительный шатун 4 коленчатому валу 5 и коромыслу 6. При этом шарнирное сочленение дополнительного шатуна 4 с коленчатым валом 5 совершает вместе с кривошипом последнее круговое движение, а шарнирное сочленение дополнительного шатуна 4 с основным шатуном 3 - движение, близкое к круговому. При фиксированном положении эксцентриковой опоры 7 поршень 2 каждый раз приходит в одну и ту же "верхнюю мертвую точку", обеспечивая тем самым неизменность величины текущей степени сжатия двигателя 1. При повороте эксцентрика регулируемой опоры 7 в одну или другую сторону кинематическая цепочка от эксцентрика до поршневого пальца поршня 2 меняет взаимное расположение ее элементов (3, 4, 6) относительно друг друга, в результате чего от исходной "верхней мертвой точки" поршень 2 перемещается вверх (фиг. 1) или вниз (фиг. 2). В первом случае это будет сопровождаться увеличением степени сжатия, а во втором случае - уменьшением ее. Из сказанного следует, что в момент вспышки при положении поршня 2, близком к "верхней мертвой точке", основной шатун 3 и дополнительный шатун 4 расположены на линии, близкой к оси возвратно-поступательного движения поршня 2, вследствие чего суммарная газовая сила от максимального давления сгорания воспринимается фактически полностью кривошипом коленчатого вала 5. Коромысло 6, его регулируемая опора 7, а также примыкающий к коромыслу 6 шарнирный конец вспомогательного шатуна 4 этой силой практически не нагружаются. Из фигур также видно, что все составляющие части кривошипно-шатунного механизма двигателя 1 расположены вдоль осевой линии возвратно-поступательного движения поршня 2 и не увеличивают габаритные размеры двигателя по ширине. Предлагаемый двигатель не требует смещения центра вращения коленчатого вала 5 (то есть введения дезаксажа), что позволяет оснащать дизели устройством для изменения степени сжатия без существенных переделок корпусных и других деталей двигателя в случае его модернизации с внедрением механизма для изменения степени сжатия. Наконец, при минимально возможно малом по конструктивным соображениям расстоянии между центром кривошипа коленчатого вала 5 и шарниром основного шатуна 3 последний совершает перемещение, близкое к круговому (точное круговое движение совершает кривошип коленчатого вала), что делает возвратно-поступательное движение поршня близким к синусоидальному. Последнее обстоятельство приближает протекание рабочего процесса к традиционному, а также упрощает задачу уравновешивания движущихся масс этого двигателя Таким образом, предлагаемый двигатель с изменяемой степенью сжатия кинематическими методами по сравнению с двигателем-прототипом имеет следующие преимущества: - не требует смещения центра вращения коленчатого вала от оси возвратно-поступательного движения поршня, что способствует сохранению компактности двигателя. Этому же способствует расположение деталей устройства вдоль оси возвратно-поступательного движения поршня; - специфические детали двигателя существенно разгружены от действия газовых сил, которые воспринимаются традиционно нагруженными деталями двигателя внутреннего сгорания, каковыми являются основной шатун и коленчатый вал; - тройное шарнирное соединение основного, дополнительного шатунов и коромысла, характерное для двигателя-прототипа, в предлагаемом двигателе отсутствует, что упрощает его конструкцию и повышает надежность работы; - движение поршня близко к синусоидальному, а кривошипного конца основного шатуна - к круговому. Новыми существенными признаками предлагаемого решения, отличающимися от других решений той же задачи, являются: - при положении поршня в "верхней мертвой точке" основной и вспомогательный шатуны располагаются на одной линии с угловым изломом, определяемым ходом регулируемой опоры для изменения степени сжатия; - шарнирное сочленение основного шатуна с вспомогательным шатуном совершает движение, близкое к круговому, а поршень совершает движение, близкое к синусоидальному. Использование предлагаемого двигателя внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия на предприятиях страны даст значительный полезный эффект.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий размещенный в цилиндре поршень, коленчатый вал, кривошип которого связан с поршнем через основной и дополнительный шатуны, и коромысло, связанное с дополнительным шатуном и имеющее регулируемую опору, установленную и закрепленную на корпусе двигателя, отличающийся тем, что продольные оси основного и дополнительного шатунов при положении поршня в верхней мертвой точке выполнены на одной линии с угловым изломом, определяемым ходом регулируемой опоры при изменении степени сжатия, и близкой к осевой линии возвратно-поступательного движения поршня, а точка шарнирного закрепления основного шатуна с дополнительным выполнены на расстоянии от центра кривошипа коленчатого вала на размер не более диаметра шатунной шейки этого кривошипа.

www.freepatent.ru

А.В. Буянкин Транспортные средства. Часть 1. Двигатель

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра автомобильных перевозок

ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА Часть 1. "Двигатель"

Методические указания и контрольные вопросы по курсу для студентов специальности 240100.03

"Организация перевозок и управление на транспорте (автомобильном)" и специальности 240400 "Организация дорожного движения"

(дневной формы обучения)

Составитель А. В. Буянкин

Рассмотрены и утверждены на заседании кафедры Протокол № 25 от 24.01.2000

Рекомендованы к печати учебно-методическойкомиссией специальности 240100.03 Протокол № 25 от 24.01.2000

Электронная копия хранится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2000

1

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Курс "Транспортные средства" является одной из специальных дисциплин, определяющих профиль инженера автомобильного транспорта. Этот курс является основой для последующих специальных дисциплин, создает базу для прочного освоения теории эксплуатационных свойств и основ расчета АТС.

Так как автомобиль является предметом труда для инженеров по организации автомобильных перевозок и инженеров по организации дорожного движения, то и тем, и другим знание основ конструкции необходимо для выполнения своих функций.

Основные задачи данного курса: изучение и анализ принципиальных схем механизмов и систем автомобиля, устройства типовых конструкций, отдельных конструктивных элементов механизмов и систем.

В основе курса лежит изучение не одной или нескольких конкретных моделей автомобилей, а общих принципов конструкций с выделением типовых схем.

При изучении конструкций механизмов и систем автомобиля необходимо постоянно задаваться рядом вопросов: как работает данный механизм или система и чем обеспечивается их нормальная работа в определенных условиях; чем отличаются механизмы различных типов, их преимущества и недостатки; из каких деталей состоит механизм или система; назначение детали, узла; какую роль в работе играет данный конструктивный элемент; что произойдет, если убрать данный элемент; почему, с какой целью сделано именно так, а не иначе?

При таком подходе вырабатывается способность понимать и свободно разбираться во всем многообразии существующих конструкций автомобилей, самостоятельно анализировать и оценивать уровень их совершенства, выявлять функциональное назначение отдельных элементов.

При изучении конструкции и рабочих процессов механизмов и систем АТС в первую очередь необходимо выделить предъявляемые к ним требования, отметить, как эти требования выполняются в существующих конструкциях, а также определить влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на работу, выходные параметры, надежность и долговечность АТС.

2

2. МЕТОД ЗАНЯТИЙ

Изучение основ конструкции АТС осуществляется студентами самостоятельно с использованием рекомендуемой литературы, методических указаний и материалов лекций. В начале занятия каждому студенту выдается задание по теме. В течение 10 – 15 минут студенты изучают плакаты, макеты узлов АТС, наглядные пособия, после чего докладывают примерно по следующей схеме:

•назначение и принципиальная схема механизма или системы;

•краткое описание устройства и работы; особенности конструк-

ции;

• назначение отдельных элементов механизма или системы. После доклада преподаватель задает дополнительные контроль-

ные вопросы по теме работы.

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

3.1. ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЯ И ДВИГАТЕЛЯ

В данной теме рассматривается история развития конструкций автомобилей, состояние, проблемы и перспективы развития автомобильного транспорта и автомобильной промышленности, общие сведения об автомобиле: классификация, индексация, параметры технической характеристики.

Наиболее существенным является общее устройство автотранспортных средств. Следует четко усвоить составные части автомобиля, а также механизмы и системы, входящие в каждую из этих частей, их назначение.

При изучении общего устройства двигателя необходимо прежде всего хорошо усвоить принцип действия, общее устройство, основные параметры и показатели поршневого двигателя внутреннего сгорания (ДВС), рабочие процессы четырехтактного и двухтактного двигателей. Преимущества и недостатки дизеля и бензинового (карбюраторного) двигателей, преимущества многоцилиндрового и V–образногодвигателей.

Необходимо знать диаграммы рабочих процессов и внешнюю скоростную характеристику ДВС. Хорошо представлять перспективы развития конструкций поршневого ДВС, назначение наддува, новые рабочие процессы, мероприятия, направленные на уменьшение расхода топ-

3

лива и токсичности отработавших газов.

Необходимо также обратить внимание на недостатки поршневых ДВС и рассмотреть принцип действия, устройство, преимущества и недостатки роторно-поршневого,газотурбинного, парового двигателей.

Контрольные вопросы

1. Опишите основные тенденции развития конструкции автомоби-

лей.

2.Какими видами безопасности характеризуют автомобиль?

3.Классификация автомобилей по назначению.

4.Чем отличаются специальные автомобили от специализирован-

ных?

5.Из каких частей состоит автомобиль?

6.Перечислите механизмы трансмиссии автомобиля. В какой последовательности расположены эти механизмы?

7.Компоновочные схемы легковых, грузовых автомобилей, автобусов. Преимущества и недостатки.

8.По какому признаку пассажирские автомобили подразделяют на легковые и автобусы?

9.По какому признаку грузовые автомобили подразделяют на специализированные и автомобили общего назначения?

10.По какому параметру классифицируют легковые автомобили? Грузовые автомобили? Автобусы?

11.Индексация автомобилей (объясните условное обозначение). 12.Какими цифрами обозначают различные виды подвижного со-

става?

13.Чем отличается прицеп от полуприцепа?

14.Чем характеризуют автомобиль как машину? Как транспортное средство?

15.Перечислите основные параметры, входящие в техническую характеристику автомобиля.

16.Что такое колея, база, дорожный просвет автомобиля? 17.Чем отличаются понятия "двигатель" и "движитель"? 18.Классификация автомобильных ДВС.

19.Основные механизмы и системы двигателя.

20.Преимущества и недостатки двухтактных ДВС.

21.Сравните дизель и карбюраторный ДВС.

22.Что такое рабочий цикл двигателя, такт, ход поршня?

4

23.Что включает в себя полный объем цилиндра? 24.Что такое степень сжатия? Что она показывает?

25.Что называют внешней скоростной характеристикой двигателя? Почему ее называют внешней?

26.Как определяются и что характеризуют коэффициент приспосабливаемости по моменту и коэффициент приспосабливаемости по частоте?

27.Почему большинство автомобильных ДВС короткоходные?

28.Рабочий цикл карбюраторного двигателя, дизеля.

29.Чем принципиально отличаются дизели и карбюраторные ДВС?

30.Какой системы нет в дизеле и почему?

31.С какой целью двигатели выполняют многоцилиндровыми? С какой целью многоцилиндровые ДВС выполняют V-образными?

32.Зачем в топливо для двухтактных двигателей добавляют масло? 33.Для чего применяют наддув? Принцип действия газотурбинного

компрессора.

34.Преимущества и недостатки поршневого ДВС.

35.Принцип действия, преимущества и недостатки газотурбинного двигателя.

36.Принцип действия, преимущества и недостатки роторнопоршневого двигателя.

3.2. КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙМЕХАНИЗМ

Кривошипно-шатунныймеханизм (КШМ) составляет основу двигателя. Необходимо хорошо знать принцип действия КШМ, расположение и взаимодействие деталей механизма, действующие силы и вытекающие от действия этих сил последствия.

Знать принципиально возможные порядки работы различных двигателей, устройство и функции отдельных элементов КШМ, уравновешивание и требования к подвеске двигателя на несущей системе.

Контрольные вопросы

1. Назначение КШМ. За счет чего осуществляется преобразование поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала?

2.Общее устройство и работа КШМ.

3.Изобразите план сил, действующих в КШМ.

4.Что такое дезаксаж двигателя? Его назначение и схема дезаксиального КШМ.

5

ального КШМ.

5.Что такое мокрые гильзы цилиндров?

6.С какой целью гильзы цилиндров делают вставными? Какими недостатками обладает такая конструкция?

7.С какой целью в верхнюю часть гильзы устанавливают вставку? Почему в верхней части гильза изнашивается сильнее?

8.Назначение "сетки" на зеркале цилиндра.

9.Какими мероприятиями повышают жесткость блока цилиндров? 10.Для чего внутри блока цилиндров выполнены вертикальные

перегородки?

11.С какой целью плоскость разъема блока цилиндров с поддоном выполняют ниже плоскости разъема коренных подшипников?

12.Преимущества и недостатки V− образной компоновки блока цилиндров.

13.Почему в V-образныхДВС один из рядов блока цилиндров смещен относительно другого в осевом направлении?

14.Преимущества и недостатки индивидуальных головок цилинд-

ров.

15.Формы и типы камер сгорания. Чем неразделенные камеры сгорания отличаются от разделенных?

16.Конструкция поршня. Чем поршни дизелей отличаются от поршней карбюраторных ДВС?

17.Из-зачего возникает опасность заклинивания поршня в цилиндре? С помощью каких мероприятий предотвращают заклинивание?

18.С какой целью и у каких ДВС днища поршней выполняют фигурными?

19.Назначение лунок в днище поршня.

20.С какой целью на днищах некоторых поршней выбиты стрелки, буква "П"?

21.Назначение вырезов на "юбке" поршня.

22.Что означает выражение усиленная "юбка" поршня? 23.Виды поршневых колец. Их конструкция и назначение.

24.Как и почему должны быть установлены компрессионные кольца на поршне?

25.С какой целью в двухтактных двигателях с кривошипнокамерной продувкой кольца фиксируют от проворачивания?

26.Все ли масло снимает маслосъемное кольцо?

27.Почему маслосъемные кольца, как правило, выполняют состав-

6

ными?

28.Для чего в канавках для маслосъемных колец выполнены отверстия?

29.Для чего наружную поверхность компрессионных колец подвергают пористому хромированию?

30.Какое сечение имеют поршневые кольца? С какой целью с внутренней стороны компрессионных колец выполняют ступенчатую проточку?

31.Назначение зазора в замке поршневого кольца.

32.С какой целью поршневые пальцы выполняют плавающими? Что означает это выражение?

33.Назначение стопорных колец поршневого пальца. 34.Конструкция коленчатого вала. Под какими углами и почему

выполняют кривошипы коленчатого вала ДВС с различным числом цилиндров?

35.Чему равно число шатунных шеек коленчатого вала?

36.Определите направление вращения коленчатого вала.

37.С какой целью прорези храповика имеют винтовую форму? 38.Почему коленчатый вал ДВС автомобилей КамАЗ не имеет хра-

повика?

39.Что такое порядок работы цилиндров? Какими факторами он определяется?

40.Что такое полноопорный коленчатый вал?

41.Как осуществляют уплотнение концов коленчатого вала? 42.Из-зачего на коленчатом вале возникает осевая сила? Как фик-

сируют коленчатый вал от осевых перемещений? 43.Назначение противовесов коленчатого вала.

44.Почему в качестве опор коленчатого вала наибольшее распространение получили подшипники скольжения?

45.Назначение вкладышей. С какой целью вкладыши коленчатого вала имеют "усики"?

46.Почему верхние половины шатунных вкладышей изнашиваются сильнее?

47.С какой целью на шатунах некоторых ДВС плоскость разъема нижней головки шатуна выполнена под углом к его оси?

48.Возможна ли перестановка крышки шатуна (коренного подшипника) на другой шатун (подшипник)? Возможен ли переворот крышки? Почему?

7

49.Назначение маховика. Почему в одноцилиндровых двигателях маховик должен обладать большим моментом инерции, чем в многоцилиндровых?

50.Для чего одно из отверстий крепления маховика к фланцу смещено?

51.Назначение вертикальных перегородок масляного картера (поддона)?

52.Почему крепление ДВС к раме осуществляют через резиновые подушки?

53.Назначение реактивной тяги в креплении двигателя автомобиля ЗИЛ–130.

54.Объясните причины возникновения крутильных колебаний коленчатого вала?

3. 3. ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ

Необходимо знать принцип действия и схемы газораспределительных механизмов (ГРМ), преимущества верхнеклапанного механизма. Необходимо рассмотреть конструкции клапанов, охлаждение выпускных клапанов, механизм их вращения, типы и формы камер сгорания. Усвоить диаграмму фаз газораспределения, влияние фаз газораспределения на рабочий процесс двигателя и иметь понятие о перекрытии клапанов.

Контрольные вопросы

1. Назначение ГРМ.

2.Общее устройство и работа ГРМ различных типов.

3.Чем отличается газораспределение в двух− и четырехтактных

ДВС?

4.Преимущества и недостатки различных типов ГРМ. Почему преимущественное распространение получили клапанные ГРМ?

5.Почему в дизелях применяют ГРМ только с верхним расположением клапанов?

6.Почему на высокооборотных ДВС применяют верхнее расположение распределительного вала?

7.Что такое фазы газораспределения? От чего и как они зависят?

8.Объясните диаграмму фаз газораспределения. Что такое перекрытие клапанов?

9.Почему расширяют фазы газораспределения в высокооборотных

8

ДВС?

10.Где находится зазор в различных схемах ГРМ? Его назначение. 11.К каким последствиям может привести неоптимальная величина

зазора?

12.Почему термокомпенсационный зазор для ГРМ с нижним расположением распределительного вала и верхним расположением клапанов имеет большую величину?

13.Какими способами осуществляют привод распределительного вала?

14.С какой целью шестерни привода распределительного вала выполнены косозубыми? К каким отрицательным последствиям это приводит?

15.Каким должно быть передаточное число привода распределительного вала ГРМ четырехтактного ДВС?

16.Почему сборку привода распределительного вала ГРМ необходимо осуществлять по меткам? К каким последствиям может привести неправильная сборка?

17.Чему равно число кулачков на распределительном вале?

18.С какой целью диаметры опорных шеек распределительного вала иногда выполняют разными?

19.По какой причине на распределительном вале возникает осевая сила? Как фиксируют распределительный вал от осевых перемещений?

20.Назначение зазора между упорным фланцем и шестерней распределительного вала.

21.Одинаков ли профиль кулачков распределительного вала для впускных и выпускных клапанов?

22.Назначение эксцентрика и зубчатой шестерни на распределительном вале.

23.Какие толкатели применяют в ГРМ современных ДВС?

24.За счет чего достигают снижения и равномерности износа толкателей?

25.Объясните назначение отверстий в стенках цилиндрических толкателей.

26.Принцип работы, преимущества и недостатки гидравлических толкателей.

27.Чем отличаются впускные и выпускные клапаны?

28.Почему диаметр тарелки впускного клапана больше, чем выпускного?

9

29.С какой целью выпускные клапаны выполняют с натриевым наполнителем?

30.Для чего ставят несколько клапанов на цилиндр? Какие недостатки имеет такая конструктивная схема?

31.Назначение маслоотражательного колпачка.

32.С какой целью клапаны притирают к седлам?

33.Как осуществляют крепление пружин на клапане?

34.Почему пружины клапана имеют переменный шаг витков? Как устанавливают такие пружины?

35.С какой целью на клапане ставят две пружины? Какое условие при этом должно быть выполнено?

36.Назначение и работа механизма вращения выпускного клапана двигателя ЗИЛ–130.

37.Почему плечи коромысла имеют разную длину?

38.Как предотвращают продольное смещение коромысел?

39.Для чего ось коромысел выполняют полой?

3.4. СИСТЕМА СМАЗКИ. СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

При рассмотрении данной темы прежде всего необходимо отметить наличие трения в двигателе и роль смазки в его уменьшении, рассмотреть условия и способы смазки деталей двигателя. Знать принцип работы и устройство масляных насосов, фильтров, назначение клапанов, назначение вентиляции картера и способы ее осуществления.

При изучении системы охлаждения необходимо рассмотреть тепловой баланс двигателя, влияние теплового режима на мощность, экономичность и долговечность двигателя и после этого можно переходить к рассмотрению общих схем систем охлаждения и отдельных их элементов.

Следует провести сравнительную оценку систем жидкостного и воздушного охлаждения; обратить внимание на преимущества закрытой жидкостной системы охлаждения, способы поддержания оптимального температурного режима работы двигателя, назначение, работу и место установки в системе термостата.

Контрольные вопросы

1. Назначение системы смазки. Перечислите ее элементы. 2. Объясните работу системы смазки.

studfiles.net

Двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия. Двигатель содержит размещенный в цилиндре поршень, коленчатый вал, кривошип которого связан через основной и дополнительный шатуны, и коромысло, связанное с дополнительным шатуном и имеющее регулируемую опору, закрепленную на корпусе двигателя. Продольные оси основного и дополнительного шатунов при положении поршня в "верхней мертвой точке" выполнены на одной линии с угловым изломом, определяемым ходом регулируемой опоры при изменении степени сжатия, и близкой к осевой линии возвратно-поступательного движения поршня. Точка шарнирного закрепления основного шатуна с дополнительным выполнена на расстоянии от центра кривошипа коленчатого вала на размер не более диаметра шатунной шейки этого кривошипа. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроению, а именно к двигателям внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия.

Одним из главных направлений развития двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (дизелей) является повсеместное применение газотурбинного наддува, обеспечивающего увеличение плотности воздушного заряда в цилиндрах, что создает предпосылки для увеличения цикловых подач топлива и роста эффективной мощности, снимаемой с одного цилиндра.

По мере повышения давления наддува, создаваемого турбокомпрессором, растет величина давления Pc в цилиндре в конце такта сжатия, что при прочих равных условиях приводит к повышению максимального давления сгорания Pz. Рост величины Pz требует создания соответствующих запасов прочности в основных нагруженных деталях дизеля (кривошипно-шатунный механизм, поршень, головки блока и др.) для обеспечения их надежной работы и является фактором, ограничивающим форсирование дизеля по мощности в случае отсутствия резервов повышения запасов прочности в деталях и узлах последнего.

Одним из традиционных способов ограничения роста максимального давления сгорания Pz является, как известно, уменьшение степени сжатия дизельного двигателя. По мере форсирования дизеля по мощности и, следовательно, повышения давления наддува закладываемая в конструкцию дизеля степень сжатия, как правило, снижается, что в известных пределах ограничивает рост Pz. Однако снижение величины степени сжатия форсированного по мощности дизельного двигателя имеет ограничение, связанное с самим принципом его работы. При чрезмерном снижении степени сжатия воздух при положении поршня в верхней мертвой точке не достигает температуры, обеспечивающей самовоспламенение впрыснутого в цилиндр топлива. Теория и практика показывают, что при степени сжатия ниже 13 и при пониженных значениях температуры окружающего воздуха впрыснутое топливо не самовоспламеняется или воспламеняется с трудом, и дизель практически утрачивает свои пусковые качества, а также способность работать на малых нагрузках. Между тем, на режимах, близких к номинальной мощности, высокофорсированный дизель, оснащенный газотурбинным наддувом, может работать на степенях сжатия, существенно меньших 13, так как недостающий подогрев воздуха при сжатии в цилиндре дополняется его сжатием и подогревом в компрессорной ступени турбокомпрессора, что, в целом, и обеспечивает самовоспламенение топлива в цилиндрах. Таким образом, дополнительное снижение степени сжатия дизельного двигателя, оснащенного газотурбинным наддувом, осуществимо и зависит от степени его форсирования по мощности: чем выше форсировка по мощности (а значит выше давление наддува и больше подогрев воздуха в компрессоре), тем более низкая степень сжатия может быть при этом реализована.

Задача состоит в том, чтобы найти и осуществить конструктивные и иные решения, обеспечивающие работу дизеля при низких степенях сжатия на режимах пуска и малых нагрузках, когда подогрев воздуха в компрессорной ступени практически отсутствует.

Решение этой задачи позволяет получить существенный резерв в форсировке по мощности дизелей с газотурбинным наддувом без дополнительного нагружения газовыми силами деталей двигателя.

Как известно, имеются два направления в решении указанной задачи.

Первое направление.

Двигатель с газотурбинным наддувом имеет фиксированную постоянную пониженную степень сжатия, а его пусковые свойства и работа на малых нагрузках обеспечиваются за счет создания условий, при которых топливо в цилиндре может самовоспламеняться, несмотря на пониженную степень сжатия.

Второе направление.

Двигатель имеет регулируемую степень сжатия, которая специальными устройствами автоматически увеличивается на режимах пуска и малых нагрузок и уменьшается по мере роста величины среднего эффективного давления Pe.

Ниже дана краткая оценка названных направлений.

По первому направлению наиболее известен дизель с низкой постоянной степенью сжатия с системой наддува под названием "Гипербар" (см., например, статью Castro Genede "Hyperbar a new turbocharging system" в "Ship and Boat Int", 1976, 29, N 1, 36-37, а также РЖ "ДВС", 6.39.160, 1976 г.).

Главной особенностью этого дизеля, как известно, является применение в составе дизеля встроенной камеры сгорания, которая на режимах пуска и малых нагрузок автоматически подает в цилиндры дизеля воздух, подогретый до температуры, обеспечивающей самовоспламенение топлива при низкой степени сжатия. На эксплуатационных режимах воздух получает необходимый подогрев в компрессорах с высокой степенью повышения давления (отсюда и название "Гипербар") и необходимость в работе камеры сгорания отпадает. Она автоматически переходит в дежурный ("тлеющий") режим работы.

Такой известный дизель, содержащий камеру сгорания с топливоподающим насосом, воздушные и газовые коммуникации и автоматику, управляющую всеми перечисленными элементами, не получил сколько-нибудь широкого распространения из-за присущих ему сложности, громоздкости, высокой стоимости и, видимо, недостаточной надежности.

По второму направлению наиболее известен дизель, содержащий поршень с автоматическим регулированием степени сжатия, получивший в литературе сокращенное обозначение ПАРСС и представленный, например, в авторских свидетельствах СССР NN 443194, 450898 и патенте СССР N 1782291.

В таких известных дизелях расстояние от оси поршневого пальца до верхней плоскости головки поршня изменяется за счет подвижности последней под воздействием системы пружин и гидравлической системы, в которую закачивается моторное масло через коленчатый вал и шатун двигателя.

Дизели по второму направлению также не получили широкого распространения вследствие чрезвычайно напряженных условий работы поршня, поскольку регулируемые элементы его конструкции расположены в камере сгорания, то есть в зоне наибольших воздействий максимальных давлений и температуры рабочего цикла двигателя.

Между тем, принцип регулируемой степени сжатия весьма перспективен, поскольку управлять величиной максимального сгорания Pz в широких пределах можно при достаточно малых изменениях в геометрических размерах камеры сгорания двигателя.

Расчеты показывают, что для уменьшения степени сжатия с 13 до 9 для дизелей размерностью, например, 15 x 18 достаточно увеличить высоту камеры сгорания примерно на 5 мм. Другими словами, чтобы получить требуемый закон изменения степени сжатия достаточно изменять положение поршня в верхней мертвой точке в диапазоне 0...5 мм.

Задача состоит в том, чтобы вынести устройство регулирования степени сжатия из зоны воздействия на него повышенных давлений и температур и обеспечить достаточную одинаковость изменения величины степени сжатия одновременно по всем цилиндрам. Тем самым будут преодолены основные недостатки дизелей с ПАРСС.

Указанная задача при такой постановке вопроса наиболее успешно, как представляется, может быть решена кинематическими методами, с помощью которых можно воздействовать на движение поршней дизельного двигателя с газотурбинным наддувом в традиционном их исполнении.

В классическом центральном кривошипно-шатунном механизме, состоящем из кривошипа (коленчатого вала), шатуна и ползуна (поршня), при помощи которого происходит преобразование возвратно-поступательного движения ползуна (поршня) во вращательное движение кривошипа (коленчатого вала), крайние положения поршня (нижняя и верхняя мертвые точки) остаются неизменными, чем и обеспечивается постоянство заранее выбранной степени сжатия применительно к рассматриваемому здесь двигателю внутреннего сгорания.

В соответствующих разделах теории механизмов и машин описаны способы кинематического воздействия на движение отдельных элементов кривошипно-шатунного механизма, в том числе и ползуна.

Например, в Справочнике машиностроения, том 1, М. Машгиз, 1960 год, в разделе "Теория механизмов и машин" на стр. 505 даны описания кривошипно-рычажных и кривошипно-коленных механизмов, которые могут быть положены в основу решения задачи по организации управляемого движения поршня двигателя внутреннего сгорания с целью достижения переменной степени сжатия путем соответствующего изменения положения поршня в верхней мертвой точке.

Такое устройство выполнено в двигателе внутреннего сгорания, например, по авторскому свидетельству N 878990, взятому в качестве прототипа предлагаемого изобретения.

Двигатель внутреннего сгорания по авторскому свидетельству N 878990 содержит размещенный в цилиндре поршень, коленчатый вал, кривошип которого связан с поршнем через основной и дополнительный шатуны, и коромысло, связанное с основным и дополнительным шатунами и установленное в регулируемой опоре. Регулируемая опора расположена и закреплена так, что при положении поршня в верхней мертвой точке опора расположена на продолжении общей осевой линии основного шатуна и коромысла, а ось дополнительного шатуна совпадает с осью кривошипа и перпендикулярна к оси основного шатуна.

Основной и дополнительный шатуны сочленены с коромыслом общим шарниром, а размеры радиуса кривошипа, основного и дополнительного шатунов, коромысла и величины регулирования положения опоры выполнены с заданным соотношением.

Указанное исполнение дизеля обеспечивает требуемое изменение степени сжатия за счет управления законом движения поршня путем изменения положения регулируемой опоры коромысла, а также достигается оптимальное протекание рабочего процесса двигателя.

Вместе с тем, прототип - двигатель по авторскому свидетельству N 878990 имеет ряд недостатков, к которым следует отнести: - смещенное положение коленчатого вала относительно основного и дополнительного шатунов и оси движения поршня (так называемый дезаксаж) увеличивает габаритные размеры двигателя по ширине, а также ухудшает его весовые характеристики; - коленчатый вал частично разгружен от давления вспышки, но коромысло и его опора остаются под полным воздействием максимального давления сгорания, что увеличивает число нагруженных газовыми силами деталей двигателя, требует их изготовления с учетом имеющихся нагрузок и, в целом, не способствует повышению надежности работы двигателя; - дополнительный шатун работает в несвойственном этой детали режиме растяжения от приложенных к нему газовых сил; - регулируемая опора, находящаяся под воздействием нагрузок от газовых сил, требует для изменения своего положения повышенных усилий, развиваемых исполнительным механизмом; - основной, вспомогательный шатуны и коромысло имеют один общий шарнир, что усложняет конструкцию этого соединения; - затруднено применение рассматриваемого известного решения при модернизации или разработке высокофорсированной модификации двигателя на базе существующего в производстве, так как рассматриваемый двигатель требует существенного отхода от традиционных решений в конструкции картера и кривошипно-шатунного механизма, в том числе введения дезаксажного расположения коленчатого вала относительно оси возвратно-поступательного движения поршня.

Общий недостаток, присущий расссматриваемому прототипу, заключается в том, что конец основного шатуна, не связанный непосредственно с поршнем, совершает не круговое движение, как в классическом кривошипно-шатунном механизме, а движение по размокнутой дуге либо движение по замкнутому эллипсу с различными соотношениями между большой и малыми его осями.

Отмеченное обстоятельство приводит к тому, что закон движения поршня в рассматриваемом двигателе с переменной степенью сжатия перестает быть синусоидальным, применительно к которому отработаны законы топливоподачи, смесеобразования, а также принципы уравновешивания сил и моментов движущихся частей двигателей внутреннего сгорания. Не случайно в рассмотренном выше прототипе оговорены мероприятия, направленные на оптимизацию протекания рабочего процесса при законе движения поршня, отличном от синусоидального.

Перечисленные недостатки, в итоге, вызывают ухудшение весогабаритных показателей и работоспособности двигателя, усложнение конструкции.

Задача изобретения состоит в том, чтобы улучшить весогабаритные показатели и работоспособность двигателя, упростить конструкцию и достигнуть цели, заключающейся в создании двигателя, обеспечивающего изменение степени сжатия двигателя кинематическими методами.

Решение задачи достигается за счет того, что в двигателе внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия, содержащем размещенный в цилиндре поршень, коленчатый вал, кривошип которого связан с поршнем через основной и вспомогательный шатуны, и коромысло, связанное с дополнительным шатуном и имеющее регулируемую опору, установленную и закрепленную на корпусе двигателя, при положении кривошипа коленчатого вала, соответствующем приходу поршня в "верхнюю мертвую точку", согласно изобретению продольные оси основного и дополнительного шатунов выполнены на одной линии с отклонением от нее на угловую величину, определяемую ходом регулируемой опоры при изменении степени сжатия, а точка шарнирного закрепления основного шатуна с дополнительным выполнена на расстоянии от центра кривошипа коленчатого вала, не превышающем величину диаметра этого кривошипа.

Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения достаточна и необходима для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата - поставленной задачи.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где: - на фиг. 1 приведен двигатель с кинематическим механизмом, настроенным на максимальную величину степени сжатия; - на фиг. 2 то же, с механизмом, настроенным на минимальную величину степени сжатия.

Двигатель 1 содержит размещенный в цилиндре поршень 2, шарнирно связанный с головкой основного шатуна 3, другая головка которого шарнирно связана с дополнительным шатуном 4, размещенным на кривошипе коленчатого вала 5, а центр шарнира удален от центра шатунной шейки кривошипа коленчатого вала 5 на величину не более диаметра шатунной шейки. Вторая головка дополнительного шатуна 4 шарнирно связана с головкой коромысла 6, другой конец которого установлен шарнирно в регулируемой опоре 7, установленной и закрепленной на корпусе двигателя 1. Точка закрепления на корпусе двигателя 1 регулируемой опоры 7 выбрана таким образом, что при положении поршня 2 в "верхней мертвой точке" продольные оси основного и дополнительного шатунов располагаются на одной линии с изломом, величина которого определяется ходом регулируемой опоры при установке требуемой степени сжатия в регулируемых пределах.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом.

В цилиндре двигателя 1 поршень 2 совершает возвратно-поступательное движение, которое передается основным шатуном 3 через дополнительный шатун 4 коленчатому валу 5 и коромыслу 6. При этом шарнирное сочленение дополнительного шатуна 4 с коленчатым валом 5 совершает вместе с кривошипом последнее круговое движение, а шарнирное сочленение дополнительного шатуна 4 с основным шатуном 3 - движение, близкое к круговому.

При фиксированном положении эксцентриковой опоры 7 поршень 2 каждый раз приходит в одну и ту же "верхнюю мертвую точку", обеспечивая тем самым неизменность величины текущей степени сжатия двигателя 1.

При повороте эксцентрика регулируемой опоры 7 в одну или другую сторону кинематическая цепочка от эксцентрика до поршневого пальца поршня 2 меняет взаимное расположение ее элементов (3, 4, 6) относительно друг друга, в результате чего от исходной "верхней мертвой точки" поршень 2 перемещается вверх (фиг. 1) или вниз (фиг. 2). В первом случае это будет сопровождаться увеличением степени сжатия, а во втором случае - уменьшением ее.

Из сказанного следует, что в момент вспышки при положении поршня 2, близком к "верхней мертвой точке", основной шатун 3 и дополнительный шатун 4 расположены на линии, близкой к оси возвратно-поступательного движения поршня 2, вследствие чего суммарная газовая сила от максимального давления сгорания воспринимается фактически полностью кривошипом коленчатого вала 5. Коромысло 6, его регулируемая опора 7, а также примыкающий к коромыслу 6 шарнирный конец вспомогательного шатуна 4 этой силой практически не нагружаются.

Из фигур также видно, что все составляющие части кривошипно-шатунного механизма двигателя 1 расположены вдоль осевой линии возвратно-поступательного движения поршня 2 и не увеличивают габаритные размеры двигателя по ширине. Предлагаемый двигатель не требует смещения центра вращения коленчатого вала 5 (то есть введения дезаксажа), что позволяет оснащать дизели устройством для изменения степени сжатия без существенных переделок корпусных и других деталей двигателя в случае его модернизации с внедрением механизма для изменения степени сжатия.

Наконец, при минимально возможно малом по конструктивным соображениям расстоянии между центром кривошипа коленчатого вала 5 и шарниром основного шатуна 3 последний совершает перемещение, близкое к круговому (точное круговое движение совершает кривошип коленчатого вала), что делает возвратно-поступательное движение поршня близким к синусоидальному. Последнее обстоятельство приближает протекание рабочего процесса к традиционному, а также упрощает задачу уравновешивания движущихся масс этого двигателя Таким образом, предлагаемый двигатель с изменяемой степенью сжатия кинематическими методами по сравнению с двигателем-прототипом имеет следующие преимущества:- не требует смещения центра вращения коленчатого вала от оси возвратно-поступательного движения поршня, что способствует сохранению компактности двигателя. Этому же способствует расположение деталей устройства вдоль оси возвратно-поступательного движения поршня;- специфические детали двигателя существенно разгружены от действия газовых сил, которые воспринимаются традиционно нагруженными деталями двигателя внутреннего сгорания, каковыми являются основной шатун и коленчатый вал;- тройное шарнирное соединение основного, дополнительного шатунов и коромысла, характерное для двигателя-прототипа, в предлагаемом двигателе отсутствует, что упрощает его конструкцию и повышает надежность работы;- движение поршня близко к синусоидальному, а кривошипного конца основного шатуна - к круговому.

Новыми существенными признаками предлагаемого решения, отличающимися от других решений той же задачи, являются:- при положении поршня в "верхней мертвой точке" основной и вспомогательный шатуны располагаются на одной линии с угловым изломом, определяемым ходом регулируемой опоры для изменения степени сжатия;- шарнирное сочленение основного шатуна с вспомогательным шатуном совершает движение, близкое к круговому, а поршень совершает движение, близкое к синусоидальному.

Использование предлагаемого двигателя внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия на предприятиях страны даст значительный полезный эффект.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий размещенный в цилиндре поршень, коленчатый вал, кривошип которого связан с поршнем через основной и дополнительный шатуны, и коромысло, связанное с дополнительным шатуном и имеющее регулируемую опору, установленную и закрепленную на корпусе двигателя, отличающийся тем, что продольные оси основного и дополнительного шатунов при положении поршня в верхней мертвой точке выполнены на одной линии с угловым изломом, определяемым ходом регулируемой опоры при изменении степени сжатия, и близкой к осевой линии возвратно-поступательного движения поршня, а точка шарнирного закрепления основного шатуна с дополнительным выполнены на расстоянии от центра кривошипа коленчатого вала на размер не более диаметра шатунной шейки этого кривошипа.

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru

ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ДЕЗАКСАЖА КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА НА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ по дисциплине «Силовые агрегаты» Вопросы к зачету 1. Для чего предназначен двигатель, и какие типы двигателей устанавливают на отечественных автомобилях? 2. Классификация

Подробнее

Б.А. Шароглазов, А.В. Гофман

УДК 621.432-232 + 621.827 СНИЖЕНИЕ УРОВНЯ КОНТАКТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ МЕХАНИЗМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ БЕСКРИВОШИПНОЙ ПОРШНЕВОЙ ТЕПЛОВОЙ МАШИНЫ Б.А. Шароглазов, А.В. Гофман Приводятся результаты

Подробнее

Задание 1. Грузовая тележка

3.1. АЛЬБОМ ЗАДАНИЙ Задание 1. Грузовая тележка 14 Кривошипно-ползунный механизм двигателя внутреннего сгорания преобразует возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) 3 во вращательное движение

Подробнее

Ашишин А.А., старший преподаватель, Гусаров В.В., к.т.н., профессор, Мылов А.А., к.т.н., доцент УРАВНОВЕШИВАНИЕ ДВС КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ V-6

УДК 61.4 Ашишин А.А., старший преподаватель, Гусаров В.В., к.т.н., профессор, Мылов А.А., к.т.н., доцент УРАВНОВЕШИВАНИЕ ДВС КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ V-6 В настоящей работе проанализирована уравновешенность

Подробнее

RU (11) (51) МПК F02B 75/28 ( )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (51) МПК F02B 75/32 (2006.01) F02B 75/28 (2006.01) F01B 7/02 (2006.01) 169 909 (13) U1 R U 1 6 9 9 0 9 U 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ

Подробнее

ДВИГАТЕЛЬ ДВИГАТЕЛЬ 2ZR-FE

ДВИГТЕЛЬ ДВИГТЕЛЬ 2ZR-FE -99 J ДВИГТЕЛЬ 1. Крышка головки блока цилиндров D Используется литая алюминиевая крышка головки блока цилиндров, отличающая малым весом и высокой прочностью. D Внутри крышки головки

Подробнее

Ашишин А.А., старший преподаватель, Гусаров В.В., к.т.н., профессор, Мылов А.А., к.т.н., доцент АНАЛИЗ И РАСЧЁТ УРАВНОВЕШИВАНИЯ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

УДК 6.4 Ашишин А.А., старший преподаватель, Гусаров В.В., к.т.н., профессор, Мылов А.А., к.т.н., доцент АНАЛИЗ И РАСЧЁТ УРАВНОВЕШИВАНИЯ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В данной статье рассматривается: Вибрация силового

Подробнее

ДВИГАТЕЛЬ ДВИГАТЕЛЬ 2AD-FHV

ДВИГТЕЛЬ ДВИГТЕЛЬ 2AD-FHV -225 Привод навесного оборудования ремнем Узел или система (1) (2) (3) (4) (5) Привод навесного оборудования ремнем f f Система управления предварительным впрыском f f f Система

Подробнее

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Проект «Инженерные кадры Зауралья» МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Курганский

Подробнее

Исследования, конструкции, технологии

14 Исследования, конструкции, технологии УДК 621.43 СОВРЕМЕННЫЙ ПОРШНЕВОЙ ДВС С ПЕРСПЕКТИВНЫМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ, ЭКОНОМИЧЕСКИМИ И ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ, ПОЛУЧАЕМЫМИ ЗА СЧЁТ ПОВЫШЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ

Подробнее

КОМПОНОВКА ДВИГАТЕЛЕЙ. Часть I

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е.Алексеева Кафедра «Энергетические

Подробнее

устройство автомобилей

среднее ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВанИЕ А. П. пехальский, И. А. Пехальский устройство автомобилей Контрольные материалы Рекомендовано Федеральным государственным автономным учреждением «Федеральный институт

Подробнее

ЛОКОМОТИВНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ 13//5 Одобрено кафедрой «Локомотивы и локомотивное хозяйство» Утверждено деканом факультета «Транспортные средства» ЛОКОМОТИВНЫЕ

Подробнее

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

ФЕДЕРЛЬНОЕ ГЕНТСТВО ПО ОБРЗОВНИЮ ГОСУДРСТВЕННОЕ ОБРЗОВТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНЛЬНОГО ОБРЗОВНИЯ СМРСИКЙ ГОСУДРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕОРИЯ МЕХНИЗМОВ И МШИН Методические указания

Подробнее

Рис.3. Пульт управления стендом

Испытания проводились на моторном стенде с инжекторным двигателем ВАЗ-21126. Двигатель был установлен на тормозном стенде типа «MS-VSETIN», оборудованном измерительной аппаратурой, позволяющей контролировать

Подробнее

RU (11) (51) МПК F02B 27/04 ( ) F01N 13/08 ( )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (51) МПК F02B 27/04 (2006.01) F01N 13/08 (2010.01) 169 115 (13) U1 R U 1 6 9 1 1 5 U 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Подробнее

Modernization timing four-stroke internal combustion engine

Модернизация ГРМ четырехтактного ДВС Ст.гр. ТМ-41 Щепелёва И. В. Проф. Сливинский Е.В. Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина Modernization timing four-stroke internal combustion engine Ст.гр.

Подробнее

И.Н. Григоров, В.Н. Каминский, Р.В. Каминский, С.В. Сибиряков / НПО «Турботехника» С.М. Кучев, В.Н. Лихачев, Р.Х. Хафизов / НТЦ ОАО «КАМАЗ»

28 ИССЛЕДОВАНИЯ, КОНСТРУКЦИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ 4 (69) 2011 УДК 629.113 Опыт разработки систем наддува двигателей КамАЗ EURO-4, 5 И.Н. Григоров, В.Н. Каминский, Р.В. Каминский, С.В. Сибиряков / НПО «Турботехника»

Подробнее

Автор: учитель физики Харченко В.В.

Автор: учитель физики Харченко В.В. 1. Беспорядочное движение частиц, из которых состоит тело, называется 2. Энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело, называется 3. Перечислите

Подробнее

0,5 транзиентный 4,0 0,55 3,5 0,03 стационарный 1,5 0,46 2,0 0,02 ЕВРО-5

Совершенствование газодинамических характеристик впускных и выпускных каналов головок цилиндров автомобильного дизеля к.т.н., доц. Белоконь К.Г., д.т.н., проф. Никишин В.Н. Камская государственная инженерно-экономическая

Подробнее

LADA LAD PRIO PR RA

LADA-2170 PRIORA Конструктивные особенности двигателя ВАЗ- п/п Сравнение технических характеристик двигателей ВАЗ- и ВАЗ- Параметры Единицы измерени я Вариант двигателя ВАЗ- 1,6л ВАЗ- 1,6л 1 Количество

Подробнее

docplayer.ru

ДЕЗАКСИАЛЬНЫЙ КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ В ДИЗЕЛЕ

Ашишин А.А., старший преподаватель, Гусаров В.В., к.т.н., профессор, Мылов А.А., к.т.н., доцент АНАЛИЗ И РАСЧЁТ УРАВНОВЕШИВАНИЯ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

УДК 6.4 Ашишин А.А., старший преподаватель, Гусаров В.В., к.т.н., профессор, Мылов А.А., к.т.н., доцент АНАЛИЗ И РАСЧЁТ УРАВНОВЕШИВАНИЯ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В данной статье рассматривается: Вибрация силового

Подробнее

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ по дисциплине «Силовые агрегаты» Вопросы к зачету 1. Для чего предназначен двигатель, и какие типы двигателей устанавливают на отечественных автомобилях? 2. Классификация

Подробнее

Задание 1. Грузовая тележка

3.1. АЛЬБОМ ЗАДАНИЙ Задание 1. Грузовая тележка 14 Кривошипно-ползунный механизм двигателя внутреннего сгорания преобразует возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) 3 во вращательное движение

Подробнее

Б.А. Шароглазов, А.В. Гофман

УДК 621.432-232 + 621.827 СНИЖЕНИЕ УРОВНЯ КОНТАКТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ МЕХАНИЗМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ БЕСКРИВОШИПНОЙ ПОРШНЕВОЙ ТЕПЛОВОЙ МАШИНЫ Б.А. Шароглазов, А.В. Гофман Приводятся результаты

Подробнее

ТРАКТОРЫ И АВТОМОБИЛИ

Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский

Подробнее

ДИНАМИКА ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

ДИНАМИКА ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Федеральное агентство по образованию Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия ДИНАМИКА ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Методические указания по

Подробнее

КОМПОНОВКА ДВИГАТЕЛЕЙ. Часть I

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е.Алексеева Кафедра «Энергетические

Подробнее

2011. ¹ М.Г. Шатров, А.Л. Яковенко

УДК 621.43:534.6 Исследование структурного шума дизеля 4Чн 11/12,5 при изменении режима работы и коэффициента короткоходности М.Г. Шатров, А.Л. Яковенко В статье представлена методика и инструментальные

Подробнее

КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ (КШМ)

КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ (КШМ) Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре во вращательное движение коленчатого вала двигателя.

Подробнее

mx = kx k m 2 m = ω. x+ω =.

Лекция Колебательное движение. Гармонические колебания. Амплитуда, частота, фаза колебаний. Смещение, скорость, ускорение при гармоническом колебательном движении. Связь колебательного и вращательного

Подробнее

ООО «Рыбинская РЭБ флота»

ООО «Рыбинская РЭБ флота» Свидетельство об аккредитации рег МФ067 действительно до 21.09.2011 г. 8481.3902030-08 ПС Марка двигателя ТМЗ 8481.10-08 Изготовитель ОАО «ТМЗ» г. Тутаев Дата выпуска Дата капремонта

Подробнее

Рис. 1. Схема привода дебалансов дебалансов

Научное открытие Явление возникновения вынужденных резонансных колебаний вращающихся тел (дебалансов) Формула открытия: Установлено неизвестное ранее явление возникновения вынужденных резонансных колебаний

Подробнее

РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет Кафедра автомобильного транспорта

Подробнее

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

2619 Министерство образования Российской Федерации ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра прикладной механики ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной

Подробнее

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

ФЕДЕРЛЬНОЕ ГЕНТСТВО ПО ОБРЗОВНИЮ ГОСУДРСТВЕННОЕ ОБРЗОВТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНЛЬНОГО ОБРЗОВНИЯ СМРСИКЙ ГОСУДРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕОРИЯ МЕХНИЗМОВ И МШИН Методические указания

Подробнее

Дизели Д-245S2, Д-245.5S2, Д S2, Д S2

ПО МИНСКИЙ МОТОРНЫЙ ЗАВОД Дизели Д-245S2, Д-245.5S2, Д-245.43S2, Д-245.42S2 Каталог сборочных единиц и деталей РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ ПОРЯДОК ПОЛЬЗОВАНИЯ КАТАЛОГОМ Настоящий каталог содержит основную номенклатуру

Подробнее

СИСТЕМНЫЙ ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

МЕТАЛЛУРГИЯ УДК 621.97(075.8) СИСТЕМНЫЙ ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МАШИНЫ Липецкий государственный технический университет В.С. Борисов Предложен принцип и критерии системного выбора эффективного конструктивного

Подробнее

8 (48), 2011 г.

УДК 621.01 О НОВЫХ НАПРАВЛЕНИЯХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЯВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА В МАШИНАХ Владимир Константинович Асташев Учреждение Российской академии наук Интститут машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, Москва,

Подробнее

Демпферы для тракторов

Демпферы для тракторов Широкое поле для техники Компания LuK один из ведущих производителей сцеплений и компонентов трансмиссии. Компания постоянно разрабатывает новые продукты и совершенствует их применяемость

Подробнее

docplayer.ru


Смотрите также