Автомобили

Устройство дизельного двигателя, оборудованного системой питания с насос-форсунками

1. Устройство двигателя R5 TDI Volkswagen рабочим объемом 2,5 л

Двигатель R5 TDI рабочим объемом 2,5 л Volkswagen предназначен для установки на автомобили Transporter и Tuareg.

Особенности механизмов и систем двигателя:

  • блок цилиндров с плазменным напылением рабочих поверхностей; шестеренный привод ГРМ (распределительного вала и вспомогательных агрегатов);
  • головка цилиндра с выведенными на разные стороны впускными и выпускными каналами;
  • коленчатый вал со встроенным гасителем крутильных колебаний; упругие муфты в приводе генератора и компрессора кондиционера; система рециркуляции отработавших газов.

2. Особенности конструкции

Рабочие поверхности цилиндров двигателя R5 TDI рабочим объемом 2,5 л имеют покрытие, наносимое плазменным напылением (рис. 1).

Напыляемый на стенки цилиндра порошок подается через плазматрон 2. Это способ изготовления цилиндров исключает применение вставных или залитых в алюминиевый блок гильз цилиндров.

нанесение покрытия на стенки цилиндра плазматроном

Рис. 1. Схема нанесение покрытия на стенки цилиндра плазматроном: 1 – струя плазмы с напыляемым порошком; 2 – плазматрон; 3 – рабочая поверхность цилиндра

Преимуществами данного способа изготовления цилиндров по сравнению с обычными являются:

  • снижение массы по сравнению с конструкцией с вставными гильзами цилиндров;
  • уменьшение размеров двигателя по сравнению с чугунным блоком цилиндров за счет сужения перемычек между цилиндрами;
  • увеличение срока службы цилиндров благодаря износостойкому покрытию, наносимому плазменным напылением.

Чтобы снизить деформации цилиндров и обеспечить сохранение оптимальной формы их рабочих поверхностей, головка цилиндров двигателя притягивается к блоку с помощью анкерных болтов (рис. 2.). Соединение анкерных болтов производится посредством плавающих втулок, расположенных в блоке цилиндров и фиксируемых от проворачивания в нем. Болт крепления головки цилиндров вворачивается в плавающую втулку с одной стороны, а нижний анкерный болт вворачивается в нее с другой стороны.

Головка цилиндров имеет поперечное расположение впускных и выпускных каналов с выводом их на противоположные стороны двигателя (рис. 3). Такое расположение каналов способствует газообмену и обеспечивает оптимальное наполнение цилиндров.

Крепление головки блока анкерными болтами

Рис. 2. Крепление головки блока анкерными болтами: 1 – анкерный болт; 2 – блок цилиндров; 3 – плавающая втулка; 4 – болт крепления головки цилиндров; 5 – головка цилиндров

Расположение впускных и выпускных каналов

Рис. 3. Расположение впускных и выпускных каналов

На коленчатом валу закреплены гаситель крутильных колебаний и задающий диск датчика частоты вращения коленчатого вала (рис. 4). Чтобы укоротить коленчатый вал, гаситель крутильных колебаний был установлен в пределах его рабочей части. Он закреплен четырьмя болтами на месте первого (со стороны маховика) противовеса коленчатого вала. Обработка задающего диска датчика частоты вращения производится в сборе с коленчатым валом. Отсутствие влияния монтажных допусков повышает точность подачи вырабатываемых датчиком сигналов.

Коленчатый вал

Рис. 4. Коленчатый вал: 1 – задающий диск датчика частоты вращения; 2 – гаситель крутильных колебаний

Чтобы снизить удельные давления, действующие при сгорании топлива в сопряжениях поршневого пальца с бобышками поршня и шатуном, последним придана трапецевидная форма (рис. 5). Передаваемые из поршня силы распределяются на большую площадь. Чтобы снизить трение поршневого пальца в бобышках поршня, в них установлены латунные втулки.

Распределение усилий на поршне и шатуне

Рис. 5. Распределение усилий на поршне и шатуне: а – с параллельными сопрягающимися поверхностями; б – с трапециевидными сопрягающимися поверхностями

Для лучшего охлаждения поршня в зоне колец в его головке предусмотрен охлаждающий канал, получаемый при отливке (рис. 6). При нахождении поршня вблизи НМТ в этот канал впрыскивается охлаждающее масло, подаваемое через специальную форсунку.

Поршень

Рис. 6. Поршень: а – общий вид; б – расположение каналов; 1 – подклапанные выемки; 2 – камера сгорания; 3 – высота жарового слоя; 4, 5 – охлаждающий канал; 6 – форсунка; 7 – латунная втулка

Шатун рассматриваемого двигателя отковывается как целая деталь, затем на головке шатуна лазерным лучом прорезается линия разлома 3 для процесса крекинга (рис. 7). После этого крышка шатуна отламывается от головки с достаточным усилием, прикладываемым специальным инструментом 2.

технология изготовления шатунов

Рис. 7. Схема технологий изготовления шатунов: а – технология резки; б – технология крекинга; 1 – инструмент для резки; 2 – инструмент для разлома; 3 – предварительно прорезанная линия разлома

Преимущество такого метода изготовления в том, что при сборке шатуна обе его части стыкуются практически идеально, обеспечивая полное совпадение разлома во всех направлениях; кроме всего прочего, это не позволяет перепутать их при установке, в случае ремонта.

В настоящее время последний способ применяют и при изготовлении крышек коренных подшипников коленчатого вала.

Ось поршневого пальца сдвинута с оси поршня, чтобы снизить шум, возникающий при его перекладке вблизи ВМТ. При положениях шатуна под углом к оси цилиндра на поршень действуют боковые силы, которые прижимают его попеременно к противоположным стенкам цилиндра. Направление боковой силы изменяется, в частности, при движении поршня вблизи ВМТ. Под ее действием поршень перекладывается с одной стенки цилиндра на другую, создавая шум при ударе о нее.

Чтобы предотвратить резкую перекладку поршня и тем самым снизить шум, смещают ось поршня с оси цилиндра (рис. 8). Благодаря этому поршень перекладывается постепенно до его прихода в ВМТ.

Схема смещения оси поршневого пальца

Рис. 8. Схема смещения оси поршневого пальца: 1 – ВМТ; 2 – ось цилиндра; 3 – ось поршневого пальца

Ввиду ограничения длины двигателя при его поперечном расположении применяется шестеренный привод распределительного вала и вспомогательных агрегатов (рис. 9). Этот привод позволяет передавать большие усилия при минимальных размерах. Зубья шестерен с углом наклона 15° отличаются повышенной шириной несущей поверхности, а сами шестерни – относительно малыми размерами.

Шестеренный привод расположен со стороны маховика. Он служит для привода распределительного вала и вспомогательных агрегатов от коленчатого вала. Все вспомогательные агрегаты приводятся непосредственно от шестерен раздаточного механизма.

В приводах генератора и компрессора кондиционера предусмотрены упругие муфты (рис. 10), которые компенсируют несоосности валов в пределах допусков на них, а также гасят крутильные и продольные колебания.

К преимуществам этих муфт относится нечувствительность к загрязнению. Это имеет значение прежде всего при внедорожной эксплуатации автомобиля и в странах с большой запыленностью воздуха.

Шестеренчатый привод распределительного вала и вспомогательных агрегатов

Рис. 9. Шестеренчатый привод распределительного вала и вспомогательных агрегатов: а – общий вид; б – схема расположения шестерен; 1 – шестерня привода лопастного насоса гидроусилителя рулевого управления и компрессора кондиционера; 2 – разжимная шестерня; 3 – шестерня привода генератора; 4, 9 – промежуточная шестерня (регулируемая); 5 – шестерня распределительного вала; 6, 8, 11 – промежуточная шестерня; 7 – шестерня насоса охлаждающей жидкости; 10 – шестерня коленчатого вала

Агрегаты с упругой муфтой

Рис. 10. Агрегаты с упругой муфтой: а – общий вид; б – упругая муфта;

1 – генератор; 2, 9 – обгонная муфта; 3, 8 – упругая муфта; 4 – шестерня генератора; 5 – разжимная шестерня; 6 – шестерня привода лопастного насоса гидроусилителя руля и компрессора кондиционера; 7 – лопастной насос гидроусилителя руля; 10 – компрессор кондиционера; 11, 12 – ступица

Упругая муфта состоит из двух выполненных из металла зубчатых полумуфт, соединенных посредством упругого элемента.

Разжимная шестерня (рис. 11) позволяет уменьшить боковые зазоры в зацеплениях с шестернями привода вспомогательных агрегатов. Эта шестерня состоит из двух частей, соединенных посредством расположенной между ними пружины.

Предварительно закрученная пружина стремится повернуть части шестерни относительно друг друга. В результате боковые зазоры в зацеплениях разжимной шестерни с шестернями вспомогательных агрегатов снижаются до минимума.

Разжимная шестерня

Рис. 11. Разжимная шестерня: 1 – втулка; 2 – разжимная шестерня; 3 – шайба; 4 – стопорное кольцо; 5 – пружина

 

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *