Kadłuby i głowice silników spalinowych

Embed Size (px)

Text of Kadłuby i głowice silników spalinowych

  1. 1. Modu 2 Kaduby i gowice silnikw spalinowych 1. Kaduby silnikw tokowych 2. Gowice 3. Miska olejowa 4. Kaduby i gowice silnikw chodzonych ciecz 5. Kaduby i gowice silnikw chodzonych powietrzem
  2. 2. 2 W tym module zostan przedstawione zagadnienia dotyczce konstrukcji gwnych elementw konstrukcyjnych wystpujcych we wszystkich silnikach spalinowych. Po- nadto zostanie omwiona budowa i przeznaczenie kadubw oraz gowic zarwno silni- kw chodzonych ciecz, jak i powietrzem. Korpus silnika jest to sztywna cao konstrukcyjna, stanowica obudow cylindrw (silnika chodzonego ciecz) lub podstaw do osadzenia cylindrw indywidualnych (sil- nika chodzonego powietrzem), a ponadto wykorzystywana do uoyskowania wau korbowego i utrzymywania w wymaganych pooeniach elementw rnych mechani- zmw i osprztu. Zesp korpusu silnika skada si z 3 podstawowych podzespow: - gowicy, - kaduba, - miski olejowej. Rys. 2.1. Budowa korpusu silnika. rdo: Zajc P., Silniki pojazdw samochodowych cz .1. WK, Warszawa 2009. Kadub z gowic (gowicami) lub kadub z cylindrami i gowicami stanowi obudow zamykajc przestrze, w ktrej mieszcz si gwne mechanizmy silnika korbowy i rozrzdu. Kadub suy ponadto do zamocowania silnika na fundamencie lub w pojedzie oraz stanowi podstaw do mocowania osprztu silnika. Zadaniem jednej lub kilku gowic jest zamknicie od gry przestrzeni roboczej cylindrw. W gowicy zalenie od budowy ukadu rozrzdu znajduj si waek rozrzdu oraz zawory. Kadub z gowic w czasie pracy s obcione siami cinienia gazw i siami bezwadnoci ru- chomych elementw ukadw korbowego i rozrzdu. W czasie pracy silnika gowica oraz cylindry ulegaj silnemu nagrzewaniu. Takie warunki pracy powoduj ich odkszta- cenia. Dostatecznie mae odksztacenia zapewnia odpowiednio sztywna budowa kadu- ba, gowicy i ich poczenia. 1. Kaduby silnikw tokowych Kaduby silnikw tokowych s wykonywane z eliwa lub ze stopu aluminium z krzemem siluminu. Gatunek eliwa, z ktrego jest odlewany kadub, zaley w duym stopniu od sposobu wykonania cylindra. Jeeli kaduby s odlewane wraz z tulejami cylindrowymi, to uyte eliwo jest lepszego gatunku, odporne na cieranie, o wikszej twardoci, gwnie sto- powe (chromowo-krzemowe, niklowo-chromowe, chromowo-molibdenowe). Gdy za s stosowane wstawiane tuleje cylindrowe, to kadub jest wykonywany z eliwa perlitycz-
  3. 3. 3 nego. Stop aluminium-krzem (silumin) stosowany na kaduby zawiera 9,013,0% krze- mu. Zaletami siluminw jest atwa obrbka oraz maa gsto wpywajca na mniejsz mas kaduba. Zastosowanie stopw Al-Si jest ograniczone gwnie w silnikach ZS mniejsz wytrzymaoci. Na gowice stosuje si eliwa stopowe lub siluminy. Zalet stopw Al-Si jest dua przewodno cieplna, a zatem lepsze odprowadzanie ciepa, co stwarza moliwo sto- sowania w silnikach ZI duych stopni sprania. Najczciej stosuje si stopy AK9 (Si = 9%) lub AK52 (Si = 5%, Cu = 2%). Kadub silnika skada si zasadniczo z dwch czci: bloku cylindrowego i skrzyni korbowej. Oba elementy zalenie od typu silnika mog by wykonane oddzielnie lub stanowi cao. W silnikach chodzonych ciecz blok cylindrowy stanowi grna inte- gralna cz kaduba, ktra skada si z cylindrw oraz paszcza chodzcego. W silnikach chodzonych powietrzem blok cylindrw jest oddzielnym elementem, zo- onym z pojedynczych cylindrw. Skrzynia korbowa jest doln czci kaduba, w ktrej mieci si wa korbowy. Skada si z dwch czci: grnej i dolnej. Grna cz skrzyni korbowej jest wykonywana jako cao z blokiem cylindrowym lub jako cz oddzielna. Doln cz stanowi miska olejowa zamykajca silnik od dou, suca jako zbiornik oleju. O wymiarach kaduba decyduj: stosunek skoku toka do rednicy cylindra, dugo korbowodu, promie wykorbienia wau korbowego, odlego midzy cylindrami. Kaduby wyrniaj si pewnymi cechami konstrukcyjnymi, do ktrych zalicza si: sposb wykonania tulei cylindrowych, sposb wykonania bloku cylindrowego, podzia skrzyni korbowej, sposb osadzania i uksztatowania pokryw oysk gwnych, sposb wykonania oson koa zamachowego, napdu rozrzdu i innych. Sposb wykonywania tulei cylindrowych opisany zostanie w dalszej czci rozdziau podczas omawiania kadubw chodzonych ciecz i powietrzem. Podzia skrzyni korbowej moe by realizowany na dwa sposoby: w osi wau korbowego (rys. 2.2a) poniej osi wau korbowego (rys. 2.2b). Przy podziale kaduba w osi wau korbowego zarwno odlewy, jak i obrbka kaduba s prostsze. Otrzymuje si jednak konstrukcj mniej sztywn.
  4. 4. 4 Rys. 2.2. Skrzynie korbowe silnikw spalinowych. rdo: Zajc P., Silniki pojazdw samochodowych cz .1. WK, Warszawa 2009. W silnikach samochodowych s stosowane oyska dzielone. Grne czci oysk s wykonane wraz z kadubem (w grnej czci skrzyni korbowej), a pokrywy oysk przy- krcone do nich od dou. Osony koa zamachowego napdu rozrzdu s wykonywane wsplnie z kadubem jako jednolity odlew lub w postaci oddzielnych, przykrcanych czci. W czasie pracy silnika w skrzyni korbowej powstaje nadcinienie spowodowane przedostawaniem si przez nieszczelnoci cylindra gazw spalinowych lub wieego adunku oraz parowania lejszych frakcji nagrzanego oleju silnikowego. Nadcinienie powoduje przeciekanie oleju przez uszczelnienia wau korbowego i niszczenie tych uszczelnie. Dlatego konieczne jest odpowietrzenie tej czci silnika. W starszych kon- strukcjach gazy ze skrzyni korbowej byy wydalane bezporednio na zewntrz silnika. Obecnie normy prawne ograniczajce emisj niespalonych wglowodorw tego zabra- niaj. Stosuje si wic tzw. przewietrzanie skrzyni korbowej przedstawione na rysunku poniej, ktre polega na wysysaniu gromadzcych si tam gazw do kolektora doloto- wego. Bezporednie poczenie skrzyni korbowej z kolektorem dolotowym nie zapew- nia dobrego przewietrzania. Najwiksze przedmuchy istniej bowiem przy duych ob- cieniach silnika, gdy w kolektorze panuje niewielkie podcinienie.
  5. 5. 5 Rys. 2.3. Ukad przewietrzania skrzyni korbowej rdo: http://www.diaaut.home.pl/r46941c1.html
  6. 6. 6 Odpowiedni regulacj iloci przepywajcych gazw ze skrzyni korbowej zapewnia zawr odpowietrzania skrzyni korbowej. Zawr jest uruchamiany przez o przepustnicy ganika. Podczas pracy z niewielkim uchyleniem przepustnicy gazy ze skrzyni korbowej przepywaj tylko przez otwr kalibrowany. Przy wikszym uchyleniu przepustnicy ga- zy pyn rwnie przez kana obejciowy, ktry jest otwierany krzywk. Innym przykadem zaworu odpowietrzania skrzyni korbowej jest podcinieniowy zawr jednokierunkowy. Budowa i dziaanie tego zaworu zapewniaj dostosowanie przepywu gazw odpowietrzajcych skrzyni korbow do warunkw obcienia silni- ka. Przy duych obcieniach, gdy do skrzyni korbowej przedostaje si duo gazw, za- wr umoliwia przepyw gazw przez najwiksz szczelin. Jest to moliwe dziki spe- cjalnemu ksztatowi toczka zaworu. Podsumowanie powyszego materiau zostao zawarte w wideokacie, ktry znaj- dziesz na naszej platformie. Obejrzyj wideo, aby powtrzy i utrwali materia. 2. Gowice Budowa gowicy zaley od: sposobu podziau gowicy, stosowania gowicy wsplnej dla wszystkich cylindrw, umieszczenia waka rozrzdu w silniku, liczby zaworw przypadajcych na jeden cylinder. Gowica jednolita obejmujca wszystkie cylindry jest stosowana w maych i rednich silnikach. Zalet wsplnej gowicy jest moliwo dobrego rozmieszczenia mocujcych j rub oraz korzystne uksztatowanie kanaw dolotowych i wylotowych przez czenie kanaw ssiednich cylindrw. Ponadto budowa taka usztywnia silnik i czyni go bardziej zwartym. Gowice dzielone obejmujce dwa lub trzy cylindry stosuje si w przypadku silnikw wielocylindrowych, np. szeciocylindrowych, o duych rednicach cylindrw. Rozwiza- nie to upraszcza obrbk mechaniczn, a koszty poniesione przy ewentualnej wymianie gowicy s mniejsze. Oddzielne gowice uatwiaj uzyskanie dobrego uszczelnienia mi- dzy gowic a kadubem. W gowicach wspczesnych silnikw samochodowych s na og umieszczone dwa waki rozrzdu i cztery zawory na cylinder. oyska wakw rozrzdu s zwykle dzielo- ne. Pokrywy oysk mog by oddzielne (pojedyncze) lub zintegrowane (tworzc jedno- lit pokryw oysk). W gowicy s osadzone gniazda zaworowe i prowadnice zaworowe. Gniazda zaworowe s wykonywane bezporednio w materiale gowicy bd wstawiane w gowic. W przypadku wykonywania gniazda bezporednio w gowicy, gowica jest odlana z materiau zapewniajcego du twardo gniazda, zwykle z eliwa stopowego. Wstawiane gniazda zaworowe s stosowane do gowic odlanych ze stopw aluminium, a take do gowic eliwnych ze wzgldu na moliwo wykonania ich z lepszego gatunku materiau ni materia gowicy oraz moliwo wymiany. Do gowic ze stopw aluminium gniazda wykonuje si z brzu aluminiowego brzalu, specjalnych eliw lub ze stali stopowych o duych wspczynnikach rozszerzalnoci cieplnej zblio-
  7. 7. 7 nych do wspczynnika rozszerzalnoci materiau gowicy. W gowicach eliwnych ma- teriaem stosowanym na gniazda zaworowe s eliwa stopowe (chromowo-krzemowe, chromowo-molibdenowe) lub stale chromowe. Gniazda zaworowe s wstawiane w gowic z duym wciskiem. W celu umoliwienia wstawienia gniazd stosuje si pod- grzewanie gowicy i ozibianie gniazda, wykorzystujc rnice we wspczynnikach rozszerzalnoci materiau gniazda i gowicy. Gniazda mog by rwnie osadzane na gwint. Prowadnice zapewniaj dobr wspprac zaworu z gniazdem przez osiowe prowa- dzenie zaworu. Zawr poprzez prowadnic odprowadza rwnie ciepo do gowicy. Wsppracujce powierzchnie trzonka zaworu i prowadnicy maj minimalny luz ze wzgldu na osiowe prowadzenie zaworu oraz zapobieganie przed przedostawaniem si oleju silnikowego smarujcego rozrzd do komory spalania. Na grnej czci prowadni- cy jest osadzony uszczelniacz zaworu, ktry dodatkowo nie dopuszcza do ciekania oleju po zaworze. Smarowanie trzonka zaworu zapewnia w tych warunkach jedynie mga ole- jowa. Dobr materiau prowadnicy jest wany ze wzgldu na sabe smarowanie trzonka zaworu w prowadnicy oraz utrzymanie poczenia midzy gowic i prowadnic. Przy gowicach eliwnych prowadnice s wykonane zwykle z eliwa o duej zawar- toci grafitu, ktre ma dobre wasnoci przeciwcierne. W gowicach wykonanych z eliwa stopowego prowadnica nie musi by stosowana. Wtedy w gowicy jest wykonany otwr prowadzcy zawr