Поршневые двигатели внутреннего сгорания

1. Техническая характеристика двигателя ВАЗ -2101 «Жигули»

2. Тепловой расчет рабочего цикла

2.1 Рабочее тело и его свойства

2.1.1 Топливо

2.1.2 Горючая смесь

2.1.3 Продукты сгорания

2.2 Процесс впуска

2.2.1 Давление и температура окружающей среды

2.2.2 Давление и температура остаточных газов

2.2.3 Степень подогрева заряда

2.2.4 Давление в конце впуска

2.2.5 Коэффициент и количество остаточных газов

2.2.6 Температура в конце впуска

2.2.7 Коэффициент наполнения

2.3 Процесс сжатия

2.3.1 Показатель политропы сжатия

2.3.2 Давление и температура конца процесса сжатия

2.3.3 Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце сжатия

2.4 Процесс сгорания

2.4.1 Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

2.4.2 Температура конца видимого сгорания

2.4.3 Степень повышения давления цикла

2.4.4 Степень предварительного расширения

2.4.5 Максимальное давление сгорания

2.5 Процесс расширения

2.5.1 Показатель политропы расширения

2.5.2 Давление и температура конца процесса расширения

2.6 Проверка точности выбора температуры остаточных газов

2.7 Построение индикаторной диаграммы

Введение

Современные наземные виды транспорта обязаны своим развитием главным образом применению в качестве силовых установок поршневых двигателей внутреннего сгорания. Именно поршневые ДВС до настоящего времени являются основным видом силовых установок, преимущественно используемых на автомобилях, тракторах, сельскохозяйственных, дорожно-транспортных и строительных машинах. Эта тенденция сохраняется сегодня и будет еще сохранятся в ближайшей перспективе.

Курсовое проектирование — заключительная часть учебного процесса по изучению дисциплины, раскрывающее степень усвоения необходимых знаний, творческого использования их для решения конкретных инженерных задач. Оно служит одновременно начальным этапом самостоятельной работы молодого специалиста, сокращающий период его адаптации на производстве. Целью данного курсового проектирования является расчет проектируемого автомобильного двигателя.

двигатель сгорание сжатие

1. Техническая характеристика двигателя ВАЗ -2101 «Жигули»

Номинальная мощность при частоте вращения коленчатого вала 5600 мин-1 кВт (л.с.), — 47,0 (63,9)

Максимальный крутящий момент при частоте вращения коленчатого вала 3400 мин ^-1 Нм (кгсм) — 96 (94,1)

Макс.мощность при 5600 об/мин, л.с. (кВт) — 69(50,7)

Карбюратор-2101 или 2105

Аккумулятор-6СТ-55

Прерыватель-распределительР125 или Р125-Д Катушка зажиганияБ117

СвечиА17ДВ ГенераторГ221

Стартер — СТ221

Реле-регуляторРР380

СмесеобразованиеВнешнее Тип двигателя — карбюраторный.

Тип камеры сгорания — клиновая Литровая мощность, кВт/л — 39,3

Число тактов — 4.

Число и расположение цилиндров — 4, рядное.

Порядок работы цилиндров — 1−3-4−2

Расположение клапанов — верхнее число клапанов в цилиндре -2.

Рабочий объем двигателя, л — 1,3.

Диаметр цилиндра, мм — 79.

Ход поршня, мм — 66.

Степень сжатия — 8,5.

Сорт топлива — бензин А-80, АИ-91, АИ-93.

Фазы газораспределения:

впуск (начало, конец) -12°, 40°

выпуск (начало, конец) — 42°, 10°

перекрытие клапанов — 22° .

Наличие наддува — нет.

Тип системы охлаждения — жидкостный, закрытый с принудительной циркуляцией.

Объем смазочной системы, л — 3,75.

Объем жидкостной системы охлаждения, л — 9,85.

2. Тепловой расчет рабочего цикла Тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем определить основные параметры вновь проек-тируемого двигателя, а также проверить степень совершенства дей-ствительного цикла реально работающего двигателя.

Метод теплового расчета рабочего цикла позволяет учесть изменение физических свойств рабочего тела, влияние теплообмена между рабочим телом и окружающей средой в процессе реализации рабочего цикла. В результате выполнения теплового расчета определяются основные параметры газа в характерных точках индикаторной диаграммы, что в итоге позволяет оценить степень совершенства цикла и целесообразность изготовления опытного образца двигателя. Некоторые параметры рабочего тела (давление, температура) и характер их изменения могут служить в качестве исходных данных при расчете деталей двигателя на прочность. По количеству получаемой в цикле работы и значению объема газа в конце процесса расширения можно судить не только об экономичности, но и о габарите и массе двигателя, то есть о показателях, оказывающих влияние на общую компоновку машин.

2.1 Рабочее тело и его свойства

2.1.1 Топливо

Топливом для рассчитываемого двигателя служит бензин, значение средней мольной теплоемкости продуктов сгорания составляет:;; .

Низшая теплота сгорания в кДж/кг:

(1)

где и — массовые доли серы и влаги в топливе.

В расчетах принимается; .

2.1.2 Горючая смесь Теоретически необходимое количество топлива в кг· возд/кг·топл:

(2)

и в кмоль возд/кг топл:

(3)

Коэффициент избытка воздуха =0,85…1,3 Принимаем =1

Действительное количество воздуха в кмоль· возд/кг·топл:

(4)

Молекулярная масса паров топлива =110…120 кг/кмоль.

Принимаем =114 кг/кмоль.

Количество горючей смеси в кмоль гор. см/кг топл:

(5)

2.1.3 Продукты сгорания При неполном сгорании топлива продукты сгорания представляют собой смесь углекислого газа, водяного пара, окиси углерода, свободного водорода и азота .

Количество отдельных составляющих продуктов сгорания в кмоль пр. сг/кг топл:

(6

(7)

(8)

(9)

(10)

где — константа, зависящая от отношения количества водорода и окиси углерода в продуктах сгорания; для бензинов =0,45…0,5

Принимаем = 0,5

Общее количество продуктов неполного сгорания в кмоль· пр. сг/кг·топл:

(11)

.

Изменение количества молей рабочего тела при сгорании в кмоль пр. сг/кг топл:

(12)

.

Химический коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:

(13)

2.2 Процесс впуска

2.2.1 Давление и температура окружающей среды Атмосферные условия: Р₀=0,1 МПа; Т₀=289 К.

2.2.2 Давление и температура остаточных газов

P_r = (1,05…1,25)P_0, принимаем P_r=0,117 МПа.

T_r = 900…1100 К, принимаем T_r=1100 К.

2.2.3 Степень подогрева заряда

=0…20 К, принимаем =15 К.

2.2.4 Давление в конце впуска

— средняя скорость движения заряда при максимальном открытии клапана м/с Принимаем, м/с.

Плотность заряда на впуске в кг/м³:

(14)

Где = 287 — удельная газовая постоянная Так как наддув отсутствует впуск воздуха происходит из атмосферы, то

МПа, К.

Потери давления во впускном трубопроводе в МПа:

(15)

Давления в конце впуска в МПа:

(16)

2.2.5 Коэффициент и количество остаточных газов Коэффициент остаточных газов :

(17)

Количество остаточных газов в кмоль ост. газов/кг топл:

(18)

.

2.2.6 Температура в конце впуска Температура в конце впуска в градусах Кельвина (К):

(19)

2.2.7 Коэффициент наполнения

(20)

.

Таблица 1- Рассчитанные параметры процесса впуска в сравнении со значениями этих параметров у современных автомобильных двигателей

2.3 Процесс сжатия

2.3.1 Показатель политропы сжатия Средний показатель адиабаты сжатия :

(21)

Показатель политропы сжатия

1,377

2.3.2 Давление и температура конца процесса сжатия Давление в МПа и температура в градусах Кельвина (К) а конце процесса сжатия:

; (22)

; (23)

2.3.3 Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце сжатия Температура конца процесса сжатия в градусах Цельсия (єС):

(24)

Средняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце сжатия в кДж/(кмоль· град):

(25)

Средняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце сжатия в кДж/(кмоль· град):

(26)

Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в кДж/(кмоль· град):

; (27)

Таблица 2.2- Значения параметров процесса сжатия

2.4 Процесс сгорания

2.4.1 Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси

(28)

.

2.4.2 Температура конца видимого сгорания

Температура газа в конце видимого сгорания определяется с использованием решения уравнения сгорания, которая имеет вид:

. (29)

где — коэффициент использования низшей теплоты сгорания на участке видимого сгорания, =0,8…0,95, принимаем =0,85

— потеря теплоты вследствие химической неполноты сгорания, кДж/кг

При =1

(30)

— средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном объеме, кДж/(кмоль· град):

(31)

Отдельные средние мольные теплоемкости продуктов сгорания при изменении температуры в диапазоне 1501…2800 єС, могут быть выражены в зависимости от температуры :

; (32)

; (33)

; (34)

; (35)

. (36)

Используя вышеперечисленные выражения сгорания решаются относительно методом последовательных приближении. После подстановки всех известных параметров, последующие преобразования принимают вид уравнения второго порядка

; (37)

Где, А, В и С — числовые значения известных величин

Получаем

.

Отсюда получим температуру в конце видимого сгорания, в градусах Цельсия (єС):

; (38)

.

Температура в градусах Кельвина (К):

; (39)

2.4.3 Степень повышения давления цикла

; (40)

2.4.4 Степень предварительного расширения

(41)

2.4.5 Максимальное давление сгорания

Максимальное давление в МПа в конце сгорания:

(42)

Таблица 2.3- Значения параметров процесса сгорания

2.5 Процесс расширения

2.5.1 Показатель политропы расширения

Средний показатель адиабаты расширения :

; (43)

.

2.5.2 Давление и температура конца процесса расширения

Степень последующего расширения:

; (44)

.

Давление в МПа и температура в градусах Кельвина (К) в конце процесса расширения:

; (45)

.

; (46)

.

Таблица 2.4- Значения параметров процесса расширения

2.6 Проверка точности выбора температуры остаточных газов

Расчетное значение температуры остаточных газов в К:

; (47)

Расхождение между принятой величиной и рассчитанной .

; (48)

2.7 Построение индикаторной диаграммы

Масштаб хода поршня мм

Отрезок, соответствующий рабочему объему цилиндра:

; (49)

мм.

Отрезок, соответствующий объему камеры сгорания:

; (50)

мм.

Отрезок, соответствующий полному объему цилиндра:

; (51)

мм.

Примем масштаб давления равный мм.

Отрезок, соответствующий максимальному давлению:

; (52)

мм.

Величины давлений в мм:

; (53)

мм;

; (54)

мм;

; (55)

мм;

; (56)

мм;

; (57)

мм;

; (58)

мм.

Находим характерные точки для построения действительной индикаторной диаграммы

; (59)

МПа.

; (60)

мм.

; (61)

МПа.

; (62)

мм.

; (63)

МПа.

Действительное давление :

; (64)

мм.

; (65)

МПа.

;

Принимаем

Угол, соответствующий точке :

; (66)

Положение точки на индикаторной диаграмме:

(67)

; (68)

.

; (69)

.

1,16

Характерные углы в соответствии с фазами газораспределения двигателя ВАЗ-2101:

— угол опережения зажигания ;

— продолжительность периода задержки воспламенения ;

Начало открытия до ВМТ ;

Полное закрытие после НМТ ,

Начало открытия до НМТ ;

Полное закрытие после ВМТ ;

Определяем углы поворота коленчатого вала в градусах, соответствующие характерным точкам

— подача искры;

; (70)

;

— начало видимого сгорания;

; (71)

;

— начало открытия выпускного клапана;

— начало открытия впускного клапана;

; (73)

— полное закрытие впускного клапана;

; (74)

— полное закрытие выпускного клапана;

. (75)

Выбираем отношение радиуса кривошипа к длине шатуна

; Принимаем .

Определяем положения характерных точек по оси обцисс по формуле для перемещения поршня :

(76)

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

Индикаторная диаграмма представлена в приложении 1.

2.7 Индикаторные показатели рабочего цикла

2.7.1 Среднее индикаторное давление Среднее теоретическое индикаторное давление в МПа:

; (77)

Среднее действительное индикаторное давление действительного цикла в МПа:

; (78)

где — коэффициент полноты индикаторной диаграммы, =0,94…0,97. Принимаем =0,96

2.7.2 Индикаторный КПД

; (79)

2.7.3 Индикаторный удельный расход топлива Индикаторный удельный расход топлива в г/(кВт· ч):

; (80)

Таблица 2.5Ї Значения индикаторных показателей двигателей

2.8 Эффективные показатели двигателя

2.8.1 Давление механических потерь Принимаем: экспериментальные коэффициенты =0,034; =0,0113,

средняя скорость поршня =9…16 м/с, =12,5 м/с Давление механических потерь в МПа:

; (81)

2.8.2 Среднее эффективное давление Среднее эффективное давление в МПа:

; (82)

2.8.3 Механический КПД

; (83)

2.8.4 Эффективный КПД

; (84)

2.8.5 Эффективный удельный расход топлива Эффективный удельный расход топлива в г/(кВт· ч):

; (85)

Таблица 2.6Ї Значения эффективных показателей двигателей

2.9 Расчет силовых факторов, действующих в кривошипно-шатунном механизме Площадь поршня в м²:

; (86)

Переводим диаметр в метр

мм м.

.

Ї часть массы шатуна в сборе, отнесенная к поступательно движущимся массам

; (87)

кг.

где Ї масса шатуна в сборе.

; (88)

кг где Ї удельная масса шатуна, кг/м³.

Ї масса поршневого комплекта (поршень, палец, поршневые кольца, детали стопорения пальца).

; (89)

кг.

где Ї удельная масса поршня, кг/м³

Массы частей кривошипно-шатунного механизма, составляющих возвратно-поступательное движение.

; (90)

кг.

Радиус кривошипа.

; (91)

м.

Угловая скорость коленчатого вала:

; (92)

рад/с Центробежная сила инерции вращающейся части шатуна, направленная по радиусу кривошипа и нагружающая шатунную шейку (шатунный подшипник):

; (93)

Н где Ї часть массы шатуна, отнесенная к вращающимся массам.

; (94)

кг

2.10 Основные параметры и показатели двигателя Рабочий объем цилиндра в дм²:

; (95)

где — коэффициент тактности рабочего цикла, = 4

Расчетная средняя скорость поршня в м/с:

; (96)

Ошибка между принятой и расчетной средней скоростью поршня:

; (97)

Рабочий объем одного цилиндра в дм³:

; (98)

Литраж двигателя в дм³:

; (99)

Объем камеры сгорания в дм³:

; (100)

Полный объем цилиндра в дм³:

; (101)

.

Эффективная мощность двигателя в кВт:

; (102)

Поршневая мощность двигателя в кВт/дм²:

^; (103)

Эффективный крутящий момент в Н· м.

; (104)

.

Часовой расход топлива в кг/ч:

; (105)

Масса двигателя в кг:

; (106)

где — удельная масса рядного двигателя, =3,5 кг/кВт

2.11 Оценка надежности двигателя

По критерию Б. Я. Гинцбурга:

; (107)

Критерий А. К. Костина:

; (108)

Поскольку у рассчитываемого двигателя =1,48 кВт/см не превышает значения 2,8 кВт/см, а =5,32 — значения 9,0, то ориентировочно можно считать двигатель надежным.

3. Конструктивные особенности двигателя

Двигатель с коробкой передач и сцеплением образует силовой агрегат — единый блок, закрепленный в моторном отсеке на трех эластичных резинометаллических опорах.

Справа на двигателе (по ходу автомобиля) расположены: впускная труба и выпускной коллектор, генератор, термостат, стартер (на картере сцепления), карбюратор и корпус воздушного фильтра. Слева расположены: распределитель зажигания, свечи и провода высокого напряжения, указатель уровня масла, масляный фильтр, топливный насос, датчики температуры охлаждающей жидкости и давления масла. Спереди: привод насоса охлаждающей жидкости и генератора (клиновым ремнем).

Блок цилиндров отлит из специального низколегированного чугуна, цилиндры расточены непосредственно в блоке. Номинальный диаметр — 79,0 мм, при ремонте он может быть увеличен на 0,4 или 0,8 мм. Класс цилиндра маркируется латинскими буквами на нижней плоскости блока в соответствии с диаметром цилиндра в мм: А — 79,00 — 79, 00, В — 79, 01−79, 02, С — 79, 02 — 79, 03, D — 79, 03 — 79, 04, Е — 79, 04 — 79, 05. Максимально допустимый износ цилиндра 0,15 мм на диаметр.

В нижней части блока цилиндров расположены 5 опор (постелей) коренных подшипников со съемными крышками, которые крепятся к блоку специальными болтами. Отверстия в блоке цилиндров под подшипники обрабатываются при установленных крышках, поэтому крышки невзаимозаменяемые и для отличия маркированы рисками на наружной поверхности. В задней опоре имеются проточки для установки упорных полуколец, препятствующих осевому перемещению коленчатого вала. Спереди устанавливается сталеалюминевое полукольцо (белого цвета), а сзади — металлокерамическое (желтое). При этом канавки на них должны быть обращены к коленчатому валу. Полукольца поставляются номинального и увеличенного на 0,127 мм размеров. Если осевой зазор (люфт) коленчатого вала выходит за пределы 0,06−0,26 мм, то замените одно или оба полукольца (максимально допустимый зазор в эксплуатации — 0,35 мм).

Вкладыши коренных и шатунных подшипников — тонкостенные сталеалюминевые. Верхние вкладыши коренных подшипников (устанавливаемые в блоке цилиндров) 1, 2, 4 и 5 опор — с канавкой на внутренней поверхности. Нижние вкладыши коренных подшипников и верхний вкладыш третьей опоры — без канавки, так же как и вкладыши шатунных подшипников. Ремонтные вкладыши выпускаются под шейки коленчатого вала, уменьшенные на 0,25, 0,5, 0,75 и 1,00 мм. Номинальный расчетный диаметральный зазор между шейками коленчатого вала и вкладышами подшипников должен составлять для коренных подшипников — 0,050−0,095 мм, для шатунных — 0,036−0,086 мм, максимально допустимый зазор между шейками и вкладышами — 0.15 мм и 0,1 мм соответственно.

Рисунок 1 — Двигатель ВАЗ-2106

1 — шкив коленчатого вала; 2 — ремень привода насоса охлаждающей жидкости: 3 — передний сальник коленчатого вала; 4 — цепь привода распределительного вала; 5 — тарелка пружины: 6 — направляющая втулка; 7 — клапан; 8 — внутренняя пружина; 9 — наружная пружина; 10 — пружина рычага; 11 — регулировочный болт; 12 — рычаг привода клапана; 13 — распределительный вал; 14 — крышка маслозаливной горловины; 15 — крышка головки блока цилиндров; 16 — свеча зажигания; 17 — головка блока цилиндров; 18 — маховик; 19 — задний сальник коленчатого вала; 20 — датчик давления масла; 21 — поршень; 22 — указатель уровня масла; 23 — маслосливная пробка; 24 — шатун; 25 — поддон картера; 26 — валик привода вспомогательных агрегатов; 27 — коленчатый вал.

Коленчатый вал — из высокопрочного чугуна, имеет 5 коренных шеек и 4 шатунных. Вал снабжен четырьмя противовесами, отлитыми заодно с валом. Для подачи масла от коренных шеек к шатунным в нем просверлены каналы, закрытые запрессованными и зачеканенными заглушками. Эти каналы служат также для очистки масла: под действием центробежной силы твердые частицы и смолы, прошедшие через фильтр, отбрасываются к заглушкам. Поэтому при ремонте и балансировке вала необходимо очищать каналы от скопившихся отложений. Заглушки повторно использовать нельзя — их заменяют новыми.

На переднем конце (носке) коленчатого вала на сегментной шпонке установлены звездочка привода газораспределительного механизма и шкив привода генератора и насоса охлаждающей жидкости. Шкив зажат между гайкой на переднем конце вала и звездочкой. По его поверхности работает передний сальник коленчатого вала, установленный в крышке привода распределительного вала, отлитой из алюминиевого сплава. Задний сальник запрессован в крышку (также отлитую из алюминиевого сплава), которая крепится к заднему торцу блока цилиндров. Сальник работает по поверхности фланца коленчатого вала.

К фланцу коленчатого вала шестью самоконтрящимися болтами через общую шайбу крепится маховик. Он отлит из чугуна и имеет напрессованный стальной зубчатый венец для пуска двигателя стартером. Маховик устанавливают так, чтобы конусообразная лунка около его венца находилась напротив шатунной шейки четвертого цилиндра. Маховик центрируется передним подшипником ведущего вала коробки передач, запрессованным в гнездо в заднем торце коленчатого вала.

Шатуны — стальные, двутаврового сечения, обрабатываются вместе с крышками. Чтобы при сборке не перепутать крышки, на них, как и на шатунах клеймится номер цилиндра (он должен находиться по одну сторону шатуна и крышки). В отверстия нижней головки шатуна запрессованы специальные болты; при разборке их нельзя выбивать из головки.

Поршневой палец — стальной, трубчатого сечения, свободно вращается в бобышках поршня и запрессован в головке шатуна. По наружному диаметру различают три класса пальцев (через 0,004 мм), которые маркируются краской: 1 — синий (самый тонкий), 2 — зеленый, 3 — красный.

Поршень — из алюминиевого сплава. Юбка поршня имеет сложную форму: в продольном сечении она коническая, а в поперечномовальная. В верхней части поршня проточены три канавки под поршневые кольца. Отверстие под поршневой палец смещено на 2 мм от диаметральной плоскости поршня, поэтому при установке поршня необходимо ориентироваться по метке «П» на торце бобышки поршня: она должна быть направлена в сторону шкива коленчатого вала.

По наружному диаметру (измеряется в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца, на расстоянии 52,4 мм от днища поршня) поршни, как и цилиндры, подразделяются на 5 классов (маркировка буквой на днище). Диаметр поршня в мм (для номинального размера): А — 78.940−78,930. В — 78,950−78,940, С — 78,960−78.950, D — 78,970−78,960, Е — 78,980−78,970. В запасные части поставляются поршни классов А, С и Е (номинального и ремонтных размеров), что вполне достаточно для подбора поршня к цилиндру: расчетный диаметральный зазор между ними — 0,060−0,080 мм, а максимально допустимый зазор при износе — 0,15 мм. При этом не рекомендуется устанавливать новый поршень в изношенный цилиндр без его расточки: проточка под верхнее поршневое кольцо в новом поршне может оказаться чуть выше, чем в старом, и кольцо может сломаться о «ступеньку», образующуюся в верхней части цилиндра при его износе. По диаметру отверстия (в мм) под поршневой палец поршни подразделяются на 3 класса: 1 — 21,974−21,970; 2 — 21,978−21.974; 3 — 21,982−21,978. Номер класса также выбивается на днище поршня. Палец и поршень должны быть одного класса. При замене подбирают детали: смазанный моторным маслом палеи должен входить, а отверстие в поршне от усилия большого пальца руки и не выпадать из него под собственным весом.

В двигатель устанавливают поршни одной весовой группы, которые не должны отличаться друг от друга более чем на 5 г.

Поршневые кольца расположены в канавках поршня. Верхние два кольца — компрессионные. Они препятствуют прорыву газов в картер двигателя и способствуют отводу тепла от поршня к цилиндру. Нижнее кольцо — маслосъемное. Масло, собираемое со стенок цилиндра, подводится к отверстиям в бобышках поршня и служит для смазки поршневого пальца.

Зазор по высоте между поршневыми кольцами и канавками на поршне измеряется набором щупов. Номинальный зазор: для верхнего компрессионного кольца — 0,045−0,077 мм, для нижнего — 0,025−0.057 мм, для маслосъемного — 0,020−0.052 мм. Предельно допустимые зазоры при износе — 0.15 мм. Зазор в замке колец измеряют, вставив кольца в специальный калибр или в цилиндр двигателя и выровняв их днищем поршня. Зазор и замке для всех колец должен составлять 0,250−0,400 мм.

Головка блока цилиндров — из алюминиевого сплава, общая для всех четырех цилиндров. Она центрируется на блоке цилиндров двумя втулками и крепится 11 болтами. Если длина стержня болта, вывернутого при разборке двигателя, превышает 120 мм, то его следует заменить новым. Между блоком и головкой устанавливается безусадочная металлоармированная прокладка.

В верхней части головки цилиндров на девяти шпильках закреплен алюминиевый корпус подшипников распределительного вала. Он центрируется на двух втулках, надетых на крайние шпильки.

Распределительный вал — литой, чугунный, пятиопорный, с отбеленными кулачками; приводится во вращение двухрядной цепью от звездочки коленчатого вала. Осевое перемещение ограничено упорным фланцем, входящим в проточку передней опорной шейки вала. Для правильной установки распределительного нала относительно коленчатого на звездочках имеются метки. При этом метка на шкиве коленчатого вала должна совпасть с меткой на крышке привода распределительного вала, а метка на звездочке распределительного вала — с выступом на корпусе подшипников. Звездочка распределительного вала устанавливается только в одном положении и затягивается болтом с опорной и фиксирующей шайбами. Усик последней входит в отверстие в звездочке, а боковая часть отгибается на грань гайки.

Седла и направляющие втулки клапанов — чугунные, запрессованы в головку цилиндров. В запасные части поставляются ремонтные втулки с увеличенным на 0,2 мм наружным диаметром. Отверстия во втулках окончательно обрабатываются разверткой после запрессовки. Диаметр отверстия втулок впускных клапанов — 8,022−8,040 мм, выпускных — 8,029−8,047 мм. На внутренней поверхности втулок нарезаны канавки для смазки: у втулок впускных клапанов — на всю длину, у выпускных — до половины длины отверстия. Сверху на втулки надеты маслоотражательные колпачки (сальники клапанов) из маслостойкой резины с браслетной стальной пружиной.

Клапаны — стальные; выпускные — с головкой из жаропрочной стали с наплавленной фаской. Они расположены в ряд, наклонно к плоскости, в которой расположены оси цилиндров. Диаметр тарелки впускного клапана больше (37 мм), чем выпускного (31,5 мм). Клапаны приводятся от кулачков распределительного вала через рычаги («рокеры»). Одним концом рычаг опирается на сферическую головку регулировочного болта, а другим воздействует на торец стержня клапана. Рычаги поджимаются к головкам болтов пружинами, входящими в проточки на головках рычагов. Клапан закрывается под действием двух пружин с противоположной навивкой, установленных коаксиально (соосно). Нижними концами они опираются на опорные шайбы, а верхними — на тарелку, которая фиксируется двумя конусными сухарями, входящими в проточку на конце стержня клапана. Зазор в приводе клапана (0,15 мм) регулируется вворачиванием или выворачиванием регулировочного болта, который после окончания регулировки стопорится контргайкой.

Для уменьшения колебаний цепи газораспределительного механизма на ее левой ветви между звездочкой валика привода масляного насоса и звездочкой распределительного вала на двух болтах установлен пластмассовый успокоитель. Для предотвращения падения цепи в картер двигателя при снятии звездочки распределительного вала справа от звездочки коленчатого вала в блок цилиндров ввернут ограничительный палец. Правая ветвь цепи натягивается полуавтоматическим пружинным натяжителем, установленным на двух шпильках в головке блока цилиндров. Для натяжения цепи ослабляют колпачковую гайку натяжителя и проворачивают коленчатый вал двигателя. При этом плунжер натяжителя под действием пружины упирается в резинометаллический башмак, натягивая цепь. После регулировки гайку затягивают. Рывки и мелкие колебания цепи при работе демпфируются за счет плунжерного устройства натяжителя, обеспечивающего утапливание его хвостовика под нагрузкой на 0,2−0,5 мм. Башмак натяжителя поворачивается на оси, ввернутой в блок цилиндров.

Цепь газораспределительного механизма приводит в движение и валик привода вспомогательных агрегатов. Крепление его звездочки аналогично креплению звездочки распределительного вала. Размеры звездочек также совпадают. Валик вращается во втулках в блоке цилиндров, от осевых перемещений удерживается упорным фланцем, входящим в проточку на его передней шейке. Для привода топливного насоса на валике выполнен эксцентрик. Зубчатый венец валика входит в зацепление с шестерней привода масляного насоса и распределителя зажигания, установленной вертикально во втулке в проточке блока цилиндров. В шестерне выполнено продольное отверстие со шлицами, в которое снизу входит шлицевой конец валика масляного насоса, а сверху — шлицевой конец валика распределителя зажигания.

Масляный насос — шестеренный, одноступенчатый, с редукционным клапаном; смонтирован в корпусе, прикрепленном к нижней части блока цилиндров. Приемный патрубок отлит заодно с нижней частью корпуса и закрыт штампованной дырчатой сеткой для грубой очистки масла от механических примесей. Номинальные зазоры: между зубьями шестерен — 0,15 мм, между шестернями (по наружному диаметру) и стенками корпуса насоса -0,11−0,18 мм, между торцами шестерен и плоскостью корпуса 0.056−0,135 мм: предельные зазоры соответственно — 0.25 мм. 0.25 мм и 0,20 мм (измеряются набором щупов). Номинальные зазоры между ведомой шестерней и ее осью -0.017−0,057 мм. между валом насоса и отверстием в корпусе 0,016−0,055 мм: предельно допустимые зазоры — 0,10 мм (определяются промером деталей).

Смазка двигателя — комбинированная: под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники, пары «опора — шейка распределительного вала», подшипники (втулки) валика привода вспомогательных агрегатов и шестерни привода масляного насоса; разбрызгиванием масло подается на стенки цилиндров (далее к поршневым кольцам и пальцам), к паре «кулачок распределительного вала — рычаг» и стержням клапанов. Масляный фильтр — полнопоточный, неразборный, с перепускным и противодренажным клапанами.

Система вентиляции картера — закрытая, принудительная, с отсосом газов через маслоотделитель.

Заключение

В курсовой работе рассматривал энергетическую установку автомобилей ВАЗ.

В результате проделанной работы были рассчитаны индикаторные параметры рабочего цикла двигателя, по результатам расчетов была построена индикаторная диаграмма тепловых характеристик.

Произвелось описание двигателя.

Расчеты динамических показателей дали размеры поршня, в частности его диаметр и ход, радиус кривошипа. Были проведены расчеты на надежность, где выяснилось что двигатель можно считать надежным.

Список использованных источников

1 Колчин А. И., Демидов В. П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. М. Высшая школа. 1980.

2 Архангельский В. М. и другие. Автомобильные двигатели. М. Машиностроение. 1967.

3 Изотов А. Д. Лекции по дисциплине: Рабочие процессы и экологическая безопасность автомобильных двигателей. Заполярный. 1997.