Двигатель

Рис. 5.1. Двигатель K7J или К7М (продольный разрез): 1 - коленчатый вал; 2 - крышка коренного подшипника коленчатого вала; 3 - звездочка масляного насоса; 4 - шкив привода вспомогательных агрегатов; 5 - зубчатый шкив коленчатого вала; 6 - передний сальник коленчатого вала; 7 - водяной насос; 8 - зубчатый шкив водяного насоса; 9 - крышка ремня привода газораспределительного механизма; 10 - зубчатый шкив распределительного вала; 11 - сальник распределительного вала; 12 - крышка головки блока цилиндров; 13 - ось коромысел привода клапанов; 14 - распределительный вал; 15 - головка блоков цилиндров; 16 - блок цилиндров; 17 - маховик; 18 - задний сальник коленчатого вала; 19 - масляный картер; 20 - вкладыш шатунного подшипника; 21 - вкладыш коренного подшипника; 22 - приемный патрубок масляного насоса

вой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ)- Нагревание газов в положении ВМТ достигается в результате сгорания в цилиндре топлива, перемешанного с воздухом. При этом повышается температура газов и давление. Поскольку давление под поршнем равно атмосферному, а в цилиндре оно намного больше, поршень под действием перепада давления будет перемещаться вниз, а газы - расширяться, совершая полезную работу. Чтобы двигатель постоянно вырабатывал механическую энергию, в цилиндр необходимо периодически подавать через впускной клапан смесь воздуха с топливом. Продукты сгорания топлива после их расширения удаляются из цилиндра через выпускной клапан. Эти задачи выполняют газораспределительный механизм, управляющий открытием и закрытием клапанов, и система подачи топлива. Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.

Двигатели K7J и К7М практически одинаковы по конструкции, но различаются рабочим объемом. Причем рабочий объем двигателя К7М повышен по сравнению с объемом двигателя K7J за счет увеличения хода поршня, что достигнуто благодаря увеличению радиуса кривошипа коленчатого вала при неизменном диаметре цилиндров. Это повлекло за собой увеличение высоты блока цилиндров двигателя К7М.

ПРИМЕЧАНИЕ

Рабочий объем двигателя (литраж) - один из важнейших конструктивных параметров (характеристик) двигателя внутреннего сгорания (ДВС), выражаемый в литрах (л) или кубических сантиметрах (см³). Рабочий объем двигателя в значительной степени определяет его мощность и другие рабочие параметры. Он равен сумме рабочих объемов всех цилиндров двигателя. В свою очередь, рабочий объем цилиндра определяется как произведение площади сечения цилиндра на длину рабочего хода поршня (от НМТ до ВМТ). По данному параметру различают длинноходные двигатели с длиной хода поршня, превышающей диаметр цилиндра, и короткоходные с ходом поршня меньше диаметра цилиндра.

Помимо этого в связи с увеличенным диаметром сцепления, агрегатированного с двигателем К7М, диаметр маховика также увеличен, что, в свою очередь, обусловило изменение формы картера сцепления. Вот почему расположение резьбовых отверстий для крепления коробки передач у блоков цилиндров этих двигателей тоже разное. Устройство двигателей показано на рис. 5.1 и 5.2.

Двигатели K7J и К7М с верхним расположением одного пятиопорного распределительного вала имеют по два клапана на каждый

Рис. 5.2. Двигатель K7J или К7М (поперечный разрез): 1 - крышка шатуна; 2 - шатун; 3 - поршневой палец; 4 - поршень; 5 - впускная труба; 6 - распределительный вал; 7 - впускной клапан; 8 - коромысло впускного клапана; 9 - регулировочный болт; 10 - контргайка регулировочного болта; 11 - ось коромысел привода клапанов; 12 - коромысло выпускного клапана; 13 - тарелка пружины клапана; 14 - пружина клапана; 15 - направляющая втулка клапана; 16 - выпускной клапан; 17 - коленчатый вал; 18 - маховик; 19 - масляный картер

На верхней поверхности головки блока двигателей K7J и К7М болтами крепится ось 11 коромысел 8 и 12 соответственно впускных и выпускных клапанов. В отверстиях, выполненных в плечах коромысел, установлены законтренные контргайками 10 болты 9 для регулировки зазоров в механизме привода клапанов, опирающиеся на торцы стержней клапанов.

Плоскость разъема головки и блока цилиндров уплотнена прокладкой, представляющей собой отформованную из тонколистового металла пластину.

ПРИМЕЧАНИЕ

Степень сжатия - отношение объема надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в НМТ к объему надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в ВМТ, т.е. к объему камеры сгорания. Увеличение степени сжатия требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых ДВС) во избежание детонации. Повышение степени сжатия в общем случае повышает его мощность, кроме того, увеличивает КПД двигателя, т.е. способствует снижению расхода топлива. В 50-60-е годы XX века одной из тенденций двигателестроения было повышение степени сжатия, которая к началу 70-х нередко достигала 11-13:1. Однако это требовало соответствующего бензина с высоким октановым числом, что в те годы могло быть получено лишь добавлением ядовитого тетраэтилсвинца (этилированный бензин). Введение в начале 70-х экологических стандартов в большинстве стран привело к остановке роста и даже снижению степени сжатия на серийных двигателях. Понятие «степень сжатия» не следует путать с понятием «компрессия», которое обозначает (при определенной конструктивно обусловленной степени сжатия) максимальное давление, создаваемое в цилиндре при движении поршня от НМТ до ВМТ (например, степень сжатия - 10:1, компрессия - 14атм).

Распределительный вал двигателей 14 (см. рис. 5.1) установлен в постелях подшипников, выполненных в теле головки, и зафиксирован от осевого перемещения упорными фланцами.

Блоки цилиндров 16 (см. рис. 5.Дописываемых двигателей идентичны и представляют собой единую отливку, образующую цилиндры, рубашку охлаждения, верхнюю часть картера и пять опор коленчатого вала, выполненных в виде перегородок картера. Блок цилиндров изготовлен из специального высокопрочного чугуна с цилиндрами, расточенными непосредственно в теле блока. Крышки 2 коренных подшипников обработаны в сборе с блоком и невзаимозаменяемы. На блоке цилиндров выполнены специальные приливы, фланцы и отверстия для крепления деталей, узлов и агрегатов, а также каналы главной масляной магистрали.

Коленчатый вал 1 вращается в коренных подшипниках, имеющих тонкостенные стальные вкладыши 20 и 21 с антифрикционным слоем. Осевое перемещение коленчатого вала ограничено двумя упорными полукольцами, установленными в проточки постели среднего коренного подшипника.

Маховик 17, отлитый из чугуна, установлен на заднем конце коленчатого вала и закреплен семью болтами. На маховик напрессован зубчатый обод для пуска двигателя стартером. Помимо него, на маховике выполнен зубчатый венец, обеспечивающий работу датчика верхней мертвой точки системы управления двигателем.

Поршни (рис. 5.3) изготовлены из алюминиевого сплава. На цилиндрической поверхности головки поршня выполнены кольцевые канавки для маслосъемного и двух компрессионных колец.

Поршневые пальцы 3 (см. рис. 5.2) установлены в бобышках поршней с зазором и запрессованы с натягом в верхние головки шатунов, которые своими нижними головками соединены с шатунными шейками коленчатого вала через тонкостенные вкладыши, по конструкции аналогичные коренным.

Шатуны 2 стальные, кованые, со стержнем двутаврового сечения.

Система смазки комбинированная

Система вентиляции картера закрытого типа не сообщается непосредственно с атмосферой, поэтому одновременно с отсосом газов в картере образуется разрежение при всех режимах работы двигателя, что повышает надежность различных уплотнений двигателя и уменьшает выброс токсичных веществ в атмосферу.

Система состоит из двух ветвей, большой и малой.

При работе двигателя на холостом ходу и режимах малых нагрузок, когда разрежение во впускной трубе велико, картерные газы по малой ветви системы всасываются впускной трубой.

На режимах полных нагрузок, когда дроссельная заслонка открыта на большой угол, разрежение во впускной трубе снижается, а в воздухоподводящем рукаве возрастает и картерные газы через шланг большой ветви, подсоединенный к штуцеру на крышке головки блока, в основном поступают в воздухоподводящий рукав, а затем через дроссельный узел во впускную трубу и цилиндры двигателя.

Система охлаждения двигателей герметичная, с расширительным бачком, состоит

Рис. 5.3. Поршень и поршневые кольца

из рубашки охлаждения, выполненной в литье и окружающей цилиндры в блоке, камеры сгорания и газовые каналы в головке блока цилиндров. Принудительную циркуляцию охлаждающей жидкости обеспечивает центробежный водяной насос 7 (см. рис. 5.1) с приводом от коленчатого вала зубчатым ремнем привода газораспределительного механизма. Для поддержания нормальной рабочей температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения установлен термостат, перекрывающий большой круг системы при непрогретом двигателе и низкой температуре охлаждающей жидкости.

Система питания двигателей состоит из электрического топливного насоса, установленного в топливном баке, дроссельного узла, фильтра тонкой очистки топлива, регулятора давления топлива, находящихся в модуле топливного насоса, форсунок и топливопроводов, а также включает в себя воздушный фильтр.

Система зажигания двигателей микропроцессорная, состоит из модуля зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания. Модулем зажигания управляет электронный блок системы управления двигателем. Система зажигания при эксплуатации не требует обслуживания и регулировки.

Основное отличие двигателя К4М (рис. 5.4) от двигателей K7J и К7М - наличие головки блока цилиндров с двумя распределительными валами (отдельно впускных и выпускных клапанов).

Распределительные валы приводятся во вращение армированным зубчатым ремнем. Шестнадцать клапанов двигателя К4М приводятся в действие от распределительных валов с помощью роликовых коромысел (рокеров) и гидротолкателей. Гидротолкатели автоматически обеспечивают беззазорный контакт кулачка распределительного вала с клапаном. Блок цилиндров, коленчатый вал, маховик, поршни, поршневые пальцы, шатуны двигателей К4М и К7М идентичны. Системы смазки, охлаждения, питания также аналогичны по конструкции.

Для каждого цилиндра двигателя К4М установлены четыре катушки зажигания, которыми непосредственно управляет электронный блок управления (ЭБУ) двигателем. Причем высоковольтные провода отсутствуют, а катушки зажигания крепятся непосредственно на свечах зажигания.

Силовой агрегат (двигатель с коробкой передач, сцеплением и главной передачей) установлен на трех опорах с эластичными резиновыми элементами: двух верхних боковых (правой и левой), воспринимающих основную массу силового агрегата, и задней, компенсирующей крутящий момент от трансмиссии и нагрузки, возникающие при трогании автомобиля с места, разгоне и торможении.

ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ ~

При известном навыке и внимательности многие неисправности двигателя и его систем можно довольно точно определить по цвету дыма, выходящего из выхлопной трубы. Синий дым свидетельствует о попадании масла в камеры сгорания, причем по-

Рис. 5.4. Двигатель К4М: 1 - распределительный вал выпускных клапанов; 2 - выпускной клапан; 3 - распределительный вал впускных клапанов; 4 - впускной клапан; 5 - гиДРотолкатель клапана; 6 - коромысла клапанов; 7 - пружины клапанов; 8 - крышка головки блока цилиндров; 9 - шестерня распределительного вала; 10 - передняя крышка головки блока цилиндров; 11 - шкив генератора; 12 - шкив компрессора кондиционера; 13 - натяжной ролик ремня привода вспомогательных агрегатов; 14 - блок цилиндров; 15 - ремень привода вспомогательных агрегатов; 16 - шкив коленчатого вала; 17 - масляный картер; 18 - ремень привода газораспределительного механизма; 19 - цепь привода масляного насоса; 20 - выпускной коллектор; 21 - крышка шатуна; 22 - коленчатый вал; 23 - шатун; 24 - поршень; 25 - головка блока цилиндров