Кривошипно-шатунний механізм: призначення і пристрій, обслуговування та ремонт

Двигун – мабуть, самий відповідальний агрегат в автомобілі. Саме він виробляє крутний момент для подальшого руху машини. В основі конструкції ДВЗ лежить кривошипно-шатунний механізм. Призначення і пристрій його буде розглянуто в нашій сьогоднішній статті.

Конструкція

Отже, що це за елемент в двигуні? Даний механізм сприймає енергію тиску газів і перетворює його в механічну роботу. КШМ двигуна внутрішнього згоряння поєднує в собі кілька складових, а саме:

поршень;

шатун;

колінчастий вал з вкладишами;

кільця і втулки.

В сукупності вони утворюють циліндро-поршневу групу. Кожна деталь кривошипно-шатунного механізму робить свою роботу. При цьому елементи взаємопов'язані між собою. Кожна деталь має свій пристрій і призначення. Кривошипно-шатунний механізм повинен витримувати підвищені ударні і температурні навантаження. Це обумовлює надійність силового агрегату в цілому. Далі ми докладно розповімо про кожній з перерахованих вище складової.

Поршень

Дана деталь кривошипно-шатунного механізму сприймає тиск газів, що розширюються після займання пальної суміші в камері. Поршень виготовляється із сплавів алюмінію і здійснює зворотно-поступальні рухи в гільзі блоку. Конструкція поршня об'єднує в себе голівку і спідницю. Перша може мати різну форму: увігнуту, плоский або опуклий. На 16-клапанних двигунах ВАЗ найчастіше використовуються поршні з виїмками. Вони служать для запобігання зіткнення головки поршня з клапанами в разі обриву ременя ГРМ.

Кільця

Також у конструкції є кільця:

маслосъемное;

компресійні (дві штуки).

Останні перешкоджають витоків газів у картер двигуна. А перші служать для видалення надлишків олії, що залишається на стінках циліндра при здійсненні ходу поршня. Щоб поршень з'єднався з шатуном (про нього ми розповімо нижче), в його конструкції також передбачені бобишки.

Шатун

Робота кривошипно-шатунного механізму не обходиться без цього елемента. Шатун передає штовхальні зусилля від поршня на коленвал. Дані деталі машин і механізмів мають шарнірне з'єднання. Зазвичай шатуни виготовляються шляхом кування або штампування. Але на спортивних двигунах використовуються титанові литі елементи. Вони більш стійкі до навантажень і не деформуються у разі великого поштовху. Яке пристрій і призначення кривошипно-шатунного механізму? Конструктивно шатун складається з трьох частин:

верхньої головки;

стрижня;

нижньої головки.

Вгорі даний елемент з'єднується з поршнем за допомогою пальця. Обертання деталі здійснюється в тих самих бобишках. Такий тип пальця називається плаваючим. Стрижень у шатуна має двотаврове розтин. Нижня частина є розбірною. Це потрібно для того, щоб виробляти його демонтаж з колінчастого валу у випадку несправностей. Нижня голівка з'єднується з шийкою колінчастого вала. Пристрій останнього ми розглянемо прямо зараз.

Колінчастий вал

Даний елемент є основною складовою в пристрої кривошипно-шатунного механізму. Призначення його в наступному. Колінчастий вал сприймає навантаження від шатуна. Далі він перетворює їх на крутний момент, який потім передається на коробку через механізм зчеплення. На кінці валу закріплений маховик. Саме він є заключною частиною в конструкції двигуна. Може бути одно - і двухмассовим. На кінці має зубчастий вінець. Він потрібний для зачеплення з шестірнею стартера у разі запуску двигуна. Що стосується самого валу, він виготовляється з високоміцних сортів сталі і чавуну. Елемент складається з шатунних і корінних шийок, що з'єднуються «щоками». Останні обертаються у вкладишах (підшипники ковзання) і можуть бути роз'ємними. Всередині щік і шийок є отвори для подачі масла. Мастило проникає під тиском від 1 до 5 Бар, залежно від навантаженості ДВС.
Під час роботи двигуна може виникати дисбаланс валу. Щоб йому запобігти, в конструкції передбачений гаситель крутильних коливань. Він являє собою два металевих кільця, що з'єднуються через пружну середу (моторне масло). На зовнішньому кільці гасителя є ремінний шків.

Типи ЦПГ

На даний момент існує кілька різновидів циліндропоршневої групи. Найбільш популярна – рядна конструкція. Вона застосовується на всіх 4-циліндрових двигунах. Також є рядні «шістки» і навіть «вісімки». Дана конструкція передбачає розміщення осі циліндрів в одній площині. Рядні двигуни відрізняються високою збалансованістю і малої вібрацією. Існує також і V–образна конструкція, яка пішла від американців. Схема кривошипно-шатунного механізму V-8 представлена нижче на фото. Як бачите, тут циліндри розташовуються в двох площинах. Зазвичай вони знаходяться під кутом від 75 до 90 градусів відносно один одного. Завдяки такій конструкції, можна істотно заощадити місце в підкапотному просторі. Прикладом можуть послужити 6-циліндрові мотори від «Опель» С25ХЕ. Цей V-подібний двигун без проблем розміщується під капотом поперечно. Якщо взяти рядну «шістку» від передньопривідного «Вольво», вона буде помітно красти місце під капотом.
Але за компактність доводиться платити меншою вібростійкою. Ще одна схема розташування циліндрів – оппозитний. Практикується на японських автомобілях «Субару». Осі циліндрів розміщені теж у двох площинах. Але на відміну від V-подібної конструкції, тут вони знаходяться під кутом 180 градусів. Основні плюси – низький центр ваги і відмінна балансування. Але такі двигуни дуже дорогі у виробництві.

Ремонт і обслуговування кривошипно-шатунного механізму

Обслуговування будь-якого КШП передбачає лише регулярну заміну масла в двигуні. У разі ремонту приділяється увага наступним елементам:

Кільцям поршнів . При заляганні вони змінюються на нові.

Вкладишів колінчастого валу . При істотній вироблення або провертанні підшипника ковзання – заміна на новий.

Поршневим пальцях . Вони теж мають вироблення.

Самим поршням . При детонації можливий прогар головки, що тягне за собою зниження компресії, троение, жор масла та інші неполадки з двигуном.

Найчастіше подібні несправності виникають при несвоєчасній заміні масла і фільтру, а також при використанні низькооктанового бензину. Також ремонт КШМ може знадобиться при постійних навантаженнях і при високому пробігу. Деталі машин і механізмів зазвичай мають високий запас міцності. Але є випадки, коли вкладиші проворачивало вже на 120 тисяч кілометрів, прогорали клапани і поршні. Все це є наслідком несвоєчасного обслуговування силового агрегату. Отже, ми з'ясували, що являє собою кривошипно-шатунний механізм, з яких елементів він складається.