Блок цилиндров и кривошипно-шатунный механизм

4.7.1 Блок цилиндров

Блок цилиндров в многоцилиндровом двигателе такая же литая деталь, как и в рассмотренном выше одноцилиндровом двигателе. Просто взяли, например, четыре одноцилиндровых двигателя, соединили их, установили единые для всех коленчатый и распределительный валы, вот и все. Пример блока цилиндров 6-цилиндрового двигателя приведен на рисунке 4.26.

Рисунок 4.26 Блок цилиндров.

В случае отливки блока из алюминиевого сплава цилиндры производятся в виде отдельных чугунных гильз, устанавливаемых в отверстия верхней и нижней перегородок блока. Также стоит упомянуть о гильзах, «влитых» в блок цилиндров.

4.7.2 Гильза

Примечание
Гильза, которая непосредственно соприкасается с водой, циркулирующей в водяной рубашке, называется «мокрой». В этом случае гильза надежно уплотняется в нижней перегородке блока с помощью медного или резинового кольца.
Блок двигателя с установленными в него гильзами, которые не соприкасаются непосредственно с водой, называются «сухими». При изготовлении блоков с влитыми гильзами саму гильзу устанавливают в форму для отливки еще до заполнения ее материалом для блока. После заливки расплавленного металла происходит диффузия материалов, за счет чего гильза вливается в структуру блока. Это хорошо с точки зрения экономии, поскольку не тратятся средства на отделку, но плохо с точки зрения ремонтопригодности – в случае обнаружения каких-либо дефектов гильзы утилизировать придется весь блок цилиндров. 

Верхняя плоскость блока цилиндров тщательно обработана и на нее установлена общая головка, закрывающая цилиндры сверху.

4.7.3 Поршень

Поршень представляет собой металлический стакан, установленный в цилиндре с определенным зазором. При рабочем ходе поршень воспринимает давление газов. Поршни бензиновых двигателей изготовляют из алюминиевых сплавов.

4.7.3.a Поршень бензиновых двигателей

В бензиновых двигателях днище поршня имеет плоскую поверхность и толстые стенки с внутренними ребрами, повышающими его прочность и обеспечивающими хороший отвод тепла. Однако в современных бензиновых двигателях днище поршня имеет более сложную форму: начиная от выборок под клапаны (на случай поломки пружины и выпадения клапана в цилиндр, чтобы исключить «встречу поршня с клапаном») и заканчивая весьма сложной формой, необходимой для лучшего смесеобразования при использовании непосредственного впрыска топлива в цилиндр.

На боковой поверхности поршня имеются канавки для установки уплотнительных колец. На современных двигателях устанавливаются два компрессионных и одно маслосъемное кольцо (оно состоит из трех элементов, смотрите рисунок 4.27).

Примечание
Существуют определенные названия отдельных поверхностей поршня, так, верхняя поверхность, непосредственно воспринимающая все нагрузки от расширяющихся газов при сгорании топливовоздушной смеси, называется днищем поршня, а боковая вертикальная поверхность — юбкой поршня.

Рисунок 4.27 Поршень с поршневыми кольцами.

4.7.3.b Поршень дизельных двигателей

На дизельных двигателях поршни имеют иную форму, так как камера сгорания находится непосредственно в поршне, как это видно из рисунка 4.28. Камеры сгорания в данном случае могут иметь очень сложную форму, что обусловлено стремлением конструкторов к более тщательному перемешиванию воздуха с распыленным топливом.

Рисунок 4.28 Поршень дизельного двигателя с камерой сгорания в днище поршня.

4.7.4 Поршневые кольца

Компрессионные кольца уплотняют поршень в цилиндре и служат для предотвращения прорыва газов через зазор между юбкой поршня и стенкой цилиндра. Маслосъемные кольца снимают излишки масла со стенок цилиндров, препятствуя проникновению его в камеру сгорания. Место установки колец и внешний вид представлен на рисунке 4.27.

На кольце делают прямой вырез, называемый замком и позволяющий кольцу пружинить.

4.7.5 Поршневой палец

Поршневой палец, представляющий собой короткую стальную трубку, проходит через верхнюю головку шатуна и отверстия в поршне (в так называемых бобышках поршня), таким образом соединяя их.

Для того чтобы при работе двигателя палец не мог выдвинуться из поршня и повредить стенки цилиндра, его закрепляют стопорными кольцами.

Также применяют пальцы плавающего типа. Такой палец может проворачиваться и в бобышках поршня (они видны на рисунке 4.26), и в верхней головке шатуна. Для устранения бокового смещения палец крепят по бокам двумя пружинящими стопорными кольцами, установленными в канавках бобышек поршня.

Примечание
При установке плавающего пальца вся его поверхность является рабочей, вследствие чего обеспечивается меньший износ и уменьшается возможность заедания.

Рисунок 4.29 Поршень и поршневой палец без шатуна.

Рисунок 4.30 Поршень и поршневой палец в сборе с шатуном.