Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давление от расширяющихся газов при сгорании рабочей смеси и преобразовывает возвратно-поступательное движение вала во вращательное движение коленчатого вала.
Кривошипно-шатунный механизм включает в себя:
1) блок цилиндров с картером;
2) головки цилиндров;
3) поршни с кольцами;
4) поршневые пальцы;
5) шатуны, коленчатый вал;
6) маховик; поддон картера.
Блок цилиндров является базисной деталью двигателя. К блоку цилиндров крепятся кривошипно-шатунный, газораспределительный механизмы, а также все навесные приборы и механизмы.
Блок цилиндров, как правило, отливают из серого чугуна, реже из сплава силумина. В отливке блоков цилиндров имеются полости для смазывания охлаждающей жидкостью стенок гильз цилиндров. Гильзы цилиндров могут быть вставными и изготовленными из жаростойкой стали, или они могут быть отлиты вместе с блоком-картером. Внутренняя поверхность гильз блока цилиндров тщательно шлифуется, так как она служит в качестве направляющей при движении поршня.
Головка цилиндров закрывает цилиндры сверху. На ней размещаются детали газораспределительного механизма, камеры сгорания, а также на ней выполнены отверстия под свечи или форсунки и запрессованы втулки и седла клапанов. Для охлаждения камер сгорания вокруг камер и вокруг самой головки предусмотрена специальная полость. Для герметичности разъема между головкой и блоком цилиндров помещается уплотненная стальная или сталеасбестовая прокладка. Крепление головки цилиндров к блоку цилиндров осуществляется при помощи шпилек с гайками. Головки цилиндра отливаются из алюминиевого сплава (АЛ-4) или из чугуна. Сверху они накрываются клапанной крышкой из штампованной стали или алюминиевого сплава, между крышкой и головками цилиндра для уплотнения находится прокладка, выполненная из уплотненной пробковой или маслобензостойкой резины. Двигатели с однорядным расположением цилиндров имеют одну головку цилиндров, а двигатели с V-образным расположением цилиндров могут иметь отдельные головки на каждый ряд цилиндров, либо на группу цилиндров, или на каждый цилиндр в отдельности.
Поршень воспринимает давление от расширяющихся газов в течение такта двигателя и передает его на коленчатый вал двигателя. Поршень представляет собой перевернутый вверх днищем стакан. Он отливается из высококремнистого алюминиевого сплава. В конструкции поршня выделяют днище, уплотняющую и направляющую часть. Днище вместе с направляющей частью составляет головку поршня. В головке поршня проточены канавки для поршневых колец. Днище поршня вместе с головкой цилиндра формирует камеру сгорания. Ниже головки расположена юбка, направляющая движение поршня. В юбке поршня имеются отверстия под поршневой палец. Поскольку поршень совершает движения при высокой температуре, то его конструкция должна полностью исключать его заклинивание при тепловом расширении. Для этого головку поршня делают меньшего диаметра, чем юбку.
Поршневые кольца бывают двух типов: компрессионные и маслосъемные. Они устанавливаются в специально отведенные для этого канавки. Компрессионные кольца предназначены для того, чтобы предотвращать прорыв отработанных газов из камеры сгорания в картер двигателя, а также они служат для уплотнения поршня в гильзе цилиндра. Маслосъемныё кольца предназначены для того, чтобы снимать излишки масла с зеркала цилиндра и не допускать его попадания в камеру сгорания. На поршень, как правило, устанавливают два или три компрессорных кольца, в зависимости от модели автомобиля. Маслосъемныё кольца устанавливают по одному на поршень. Они состоят из двух стальных разрезных колец, одного стального гофрированного осевого кольца и одного радиального расширителя.
Компрессионные кольца могут иметь коническую форму и выточку на верхней внутренней кромке кольца, а также они могут быть прямоугольного сечения. Маслосъемные кольца могут иметь коническую, скребковую или пластинчатую форму с расширителями. Маслосъемные кольца также имеют сквозные прорези для прохода масла через канавку внутрь поршня.
Поршневой палец обеспечивает шарнирное соединение поршня с шатуном и удерживается от осевого смещения стопорными кольцами. Палец имеет форму пустотелого цилиндра. Он изготавливается из хромоникелевой стали. Его поверхность упрочняется цементацией и закаливается токами высокой частоты.
Шатун необходим для соединения поршня с коленчатым валом двигателя, а также для передачи давления расширяющихся газов от поршня к коленчатому валу. Кроме этого во время вспомогательных тактов через шатун приводится в действие поршень.
Шатун состоит из верхней головки с запрессованной втулкой, выполненной из оловянной бронзы и из разъемной нижней головки. В нижнюю головку шатуна вставлены тонкостенные вкладыши, залитые слоем антифрикционного сплава. Головки шатуна соединяются стержнем двутаврового сечения. Нижняя разъемная головка шатуна закрепляется на шатунной шейке коленчатого вала при помощи крышки. Шатун и его крышка изготавливаются из легированной или углеродистой стали.
Нижняя головка шатуна и крышка соединяются болтами и шпильками со специальными шайбами.
Резьба гайки немного отличается от резьбы шпилек болтов, это обеспечивает самостопорение резьбового соединения.
Вкладыши нижней головки изготовлены из стальной или сталеалюминевой ленты, которая покрыта антифрикционным слоем. От поворачивания в нижней головке шатуна вкладыши удерживаются специальными выступами (усиками). Усики фиксируются в канавках, выфрезированных в шатуне и его крышке.
Коленчатый вал предназначен для того, чтобы воспринимать усилия от поршней и преобразовывать их в крутящий момент, который передается агрегатам трансмиссии автомобиля через маховик. Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, которые соединяются шейками с противовесами, из фланца и креплений для маховика. На переднем кольце коленчатого вала (носке) находятся шпоночные пазы для закрепления распределительной шестерни и шкива привода вентилятора. Кроме этого на носке коленчатого вала имеется отверстие для установки храповика пусковой рукоятки. Шатунная шейка со щеками образует колено (кривошип) коленчатого вала. Расположение кривошипов обеспечивает равномерное чередование рабочих ходов поршня в различных цилиндрах автомобильного двигателя.
Коленчатый вал изготовляют из стали или из высокопрочного магниевого чугуна. Шейки вала изготовляют полыми, это позволяет уменьшить величину "центробежных сил, кроме этого полости шеек коленчатого вала служат в качестве грязеуловителей моторного масла. Шейки коленчатого вала полируют и шлифуют, а поверхность закаливают токами высокой частоты. Шейки вала имеют небольшие сверления для подвода масла к трущимся поверхностям шатунных и коренных шеек вала.
Маховик предназначен для уменьшения неравномерности работы двигателя, для вывода поршней из мертвых точек, для облегчения пуска двигателя, кроме этого маховик способствует плавному движению автомобиля с места. Маховик представляет собой массивный диск, отлитый из чугуна. На ободе маховика находится зубчатый венец, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя.
Поддон картера выполняет резервуар для моторного масла и предохраняет картер двигателя от попадания пыли и грязи. Поддон картера изготовляют из стали или из алюминиевых сплавов.