Обзор кривошипно-шатунного механизма (КШМ) двигателя внутреннего сгорания: устройство, работа и основные параметры.
Key Takeaways
- КШМ является ключевым механизмом преобразования движения в ДВС.
- Правильное устройство поршневых колец и пальцев критично для работы двигателя.
- Рабочий объём и степень сжатия напрямую влияют на мощность и эффективность двигателя.
- Различные компоновки цилиндров позволяют оптимизировать размеры и характеристики двигателя.
- Дополнительные механизмы могут улучшать балансировку и производительность КШМ.
What the video covers
- КШМ преобразует возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала.
- Детали КШМ делятся на подвижные (поршни, шатуны, коленчатый вал и др.) и неподвижные (блок цилиндров, головка блока, крышки).
- Поршневые кольца обеспечивают уплотнение и отвод тепла, а маслосъёмные кольца регулируют смазку цилиндров.
- Поршневой палец может быть зафиксирован горячей посадкой или плавающим вариантом с стопорными кольцами.
- Коленчатый вал поддерживается коренными и шатунными вкладышами, с упорными элементами для предотвращения осевых смещений.
- Маховик сглаживает вращение коленчатого вала и помогает запуску двигателя и передаче крутящего момента.
- Рабочий объём цилиндра определяется ходом поршня между верхней и нижней мёртвыми точками, суммарный объём влияет на мощность и расход топлива.
- Степень сжатия влияет на мощность и требует соответствующего октанового числа топлива.
- Расположение цилиндров бывает рядным, V-образным, W-образным и оппозитным, что влияет на габариты двигателя.
- КШМ может усложняться дополнительными элементами, такими как балансирные валы и изменяемая степень сжатия.
Chapters
- 00:00Введение в КШМ и его роль в двигателе
- 01:12Подвижные детали КШМ: поршни, шатуны, кольца
- 02:13Поршневой палец и стопорные кольца
- 02:59Коренные и шатунные вкладыши, упорные элементы
- 03:49Блок цилиндров, головка блока и прокладка ГБЦ
- 04:42Рабочий объём цилиндров и двигателя
- 05:31Степень сжатия и её влияние на работу двигателя
- 06:22Расположение цилиндров и компоновка двигателя
- 07:16Заключение и перспективы усложнения КШМ
Full Transcript — Download SRT & Markdown
Speaker A
[Музыка] Работа поршневого двигателя внутреннего сгорания основывается на двух механизмах: кривошипно-шатунном механизме и газораспределительном механизме. Сейчас мы рассмотрим работу и строение кривошипно-шатунного механизма, сокращённо КШМ. КШМ воспринимает давление расширяющихся газов и преобразует возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала. КШМ можно
Speaker A
разделить на две группы: на группу подвижных деталей и на группу неподвижных деталей. Основные неподвижные детали — блок цилиндров и головка блока цилиндров, сокращённо ГБЦ, а также крышки и поддон картера. Внутри располагается подвижная группа КШМ. Основные подвижные детали — коленчатый вал
Speaker A
и маховик, шатуны, поршни, поршневые пальцы, поршневые кольца и вкладыши. Поршни воспринимают давление расширяющихся газов и через шатуны раскручивают коленчатый вал. На поршнях имеются кольцевые канавки для поршневых колец, основная функция которых — уплотнительная. Компрессионные кольца препятствуют прорыву газов из камеры сгорания в
Speaker A
картер, а также помогают в отводе тепла от поршня. Маслосъёмные кольца снимают и равномерно распределяют масло на стенках цилиндра, не допуская попадания лишнего масла в камеру сгорания. Сам поршень крепится к шатуну поршневым пальцем. В данном случае палец зафиксирован горячей посадкой верхней
Speaker A
головки шатуна. Ещё один вариант — плавающий палец, где палец может вращаться как у шатуна, так и в поршне. От осевого смещения применяются стопорные кольца, вставленные в поршни и шатуны, и в свою очередь крепятся к шатунным шейкам коленчатого вала, которые
Speaker A
соединяются с коренными шейками и щеками. А для балансировки веса к ним могут крепиться или отливка как одно целое, противовесы. Для уменьшения трения и износа в коренных и шатунных шейках коленчатого вала применяются подшипники скольжения в виде вкладышей. Для предотвращения осевых
Speaker A
перемещений один из коренных вкладышей делается упорным или устанавливаются отдельные упорные полукольца. Реже применяются упорные шайбы. Как правило, с одной стороны коленчатого вала крепятся шестерни и звездочки или шкивы для привода ГРМ и вспомогательного оборудования, с другой стороны — фланец для
Speaker A
крепления маховика. Маховик уменьшает неравномерное вращение коленчатого вала и запасает кинетическую энергию от расширения, помогая на подготовительных тактах, а также необходим для запуска двигателя стартером и передачи крутящего момента с трансмиссию. Коленчатый вал зафиксирован на блоке цилиндров крышками коренных
Speaker A
подшипников. Блок цилиндров является основой КШМ и двигателя в целом. Цилиндры будут направляющими для хода поршней, отливаются вместе с блоком или применяются вставные или влитые гильзы. К верхней части блока крепится головка блока цилиндров. Между ними располагается прокладка ГБЦ,
Speaker A
которая закрывает цилиндры, образуя рабочие камеры, в которых проходят рабочие циклы двигателя. На этом детали КШМ готовы. Основные различия конструкции КШМ заключаются в объёме, количестве и расположении цилиндров. Сейчас перед нами двухлитровый четырёхцилиндровый рядный двигатель. Что значит: четыре цилиндра расположены в один
Speaker A
ряд с рабочим объёмом двигателя 2 литра. Для начала разберём, что такое рабочий объём одного цилиндра. Это пространство, вытесняемое поршнем при движении от нижней мёртвой точки до верхней мёртвой точки. Рабочий объём двигателя равняется сумме рабочих объёмов всех цилиндров. Именно данный
Speaker A
объём указывается в кратких характеристиках двигателя. Одним из первых: чем больше рабочий объём, тем выше мощность при равных других характеристиках, но также повышается расход топлива. Объём над поршнем при положении верхней мёртвой точки называется объёмом камеры сгорания. Если соединить объём камеры сгорания и рабочий объём
Speaker A
цилиндра, получится полный объём цилиндра. Если соотнести полный объём цилиндра и объём камеры сгорания, мы узнаем ещё один важный показатель в двигателе — степень сжатия. Оптимально высокая степень сжатия приведёт к повышению мощности двигателя без повышения расхода топлива. Бензиновый двигатель с высокой степенью сжатия
Speaker A
требует бензин с высоким октановым числом — 95, 98. Старые автомобили с малой степенью сжатия могут ездить на меньшем октановом числе. Рассмотрим количество и расположение цилиндров двигателя. Легковых автомобилей начинаются от трёх цилиндров, за малым исключением — от двух. Наибольшее распространение получили
Speaker A
четырёхцилиндровые двигатели. Бывают и многоцилиндровые двигатели, например 8, а 16 цилиндров можно считать пределом в серийном производстве. По расположению цилиндров рядный двигатель — самый распространённый, но в случае большого количества цилиндров рядный двигатель занимает много места в длину. В таком случае
Speaker A
зачастую используется V-образная компоновка, которая занимает меньше места. Поршни будут в два ряда и разведены под определённый угол. Существуют и другие расположения цилиндров, например W, обратно или оппозит. На этом закончим изучение основ, только отметим, что КШМ может усложняться
Speaker A
например балансирными валами или изменяемой степенью сжатия. Данные и другие темы мы рассмотрим в дальнейшем.
Topics:кривошипно-шатунный механизмКШМдвигатель внутреннего сгоранияпоршеньколенчатый валпоршневые кольцарабочий объём двигателястепень сжатиярасположение цилиндровмаховик











