Кривошипно-шатунный механизм двигателя

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) в двигателях внутреннего сгорания отвечает за преобразование возвратно-поступательных движений поршня во вращательное движение коленчатого вала. Параллельно с этим вращательное движение коленвала преобразуется в обратное возвратно-поступательное движение поршней в цилиндрах двигателя.

Как работает КШМ

Кривошипно-шатунный механизм принимает на себя давление расширяющихся газов, которое возникает в результате сгорания порции топливно-воздушной смеси в герметично закрытой камере сгорания. Другими словами, КШМ преобразует тепловую энергию сгорания топлива в механическую работу коленчатого вала.

Механизм газораспределения ГРМРекомендуем также прочитать статью об устройстве механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания. Из этой статьи вы узнаете об особенностях конструкции и назначении отдельных элементов ГРМ.

Энергия сгоревшего топлива в ДВС передается в виде давления на подвижные поршни, которые совершают возвратно-поступательные движения в специальных неподвижных втулках (гильзах). Указанные гильзы выполнены в блоке цилиндров. Поршень соединен с коленчатым валом двигателя при помощи шатуна. Через шатун полученное усилие от поршня передается на коленчатый вал, который в итоге формирует крутящий момент двигателя внутреннего сгорания.

Детали кривошипно-шатунного механизма ДВС

Конструктивно КШМ состоит из подвижных и неподвижных деталей. Базовыми неподвижными элементами конструкции являются:Устройство КШМ

  • блок цилиндров;
  • головка блока цилиндров;
  • картер и поддон картера двигателя;

В списке основных подвижных элементов находятся:

  • поршень;
  • поршневые кольца;
  • поршневой палец;
  • шатун;
  • коленчатый вал;

Блок цилиндров и ГБЦ

Блок цилиндров

Блок цилиндров (БЦ) и головка блока цилиндров (ГБЦ) являются основой всего двигателя внутреннего сгорания. Указанные элементы отливают из чугуна или алюминиевых сплавов. Цилиндр в блоке является направляющей поршня.

Блок цилиндров имеет каналы для подачи охлаждающей жидкости (рубашка охлаждения), в нем выполнены постели для установки подшипников коленчатого вала, на блок цилиндров крепится дополнительное оборудование.

Головка блока цилиндра является местом расположения камеры сгорания, в ГБЦ бензиновых двигателей выполнены свечные колодцы с резьбой для установки свечей зажигания.

Также в головке блока имеются каналы для впуска топливно-воздушной смеси и выпуска отработавших газов. Блок цилиндров и головка блока цилиндров соединяются при помощи прокладки головки блока, благодаря чему достигается герметичность соединения.

Поршень и кольца

Поршень и кольца

Энергия образующихся и расширяющихся в результате сгорания топлива газов создает давление на поршень. Материалом изготовления поршней двигателя внутреннего сгорания являются алюминиевые сплавы. Поршень конструктивно имеет головку и юбку. Головки поршней бывают плоскими, вогнутыми или выпуклыми, то есть могут иметь различную форму. Также в головке поршня может быть выполнена камера сгорания, что характерно для дизельных моторов. Головка поршня имеет специальные прорези, в которые устанавливаются поршневые кольца.

Сегодня в конструкции предусмотрено использование поршневых колец двух типов: компрессионные и маслосъемные кольца. Компрессионные кольца устанавливаются для создания уплотнения зазора между стенкой цилиндра (гильзой) и поршнем.

Благодаря этому удается минимизировать количество газов, которые попадают в картер двигателя из камеры сгорания, а также добиться необходимых показателей степени сжатия и компрессии. Маслосъемные кольца отвечают за снятие моторного масла со стенок цилиндров, что препятствует проникновению смазки в камеру сгорания. Юбка поршня служит местом установки поршневого пальца. Указанный элемент КШМ соединяет поршень с шатуном.

Шатун

Шатун

Задачей шатуна является передача усилия от поршня на коленчатый вал. Материалом изготовления шатунов является штампованная или кованая сталь. На высокофорсированных ДВС могут быть использованы прочные титановые шатуны.

Система питания двигателяРекомендуем также прочитать статью об устройстве системы питания двигателя. Из этой статьи вы узнаете о том, как на впуск двигателя подаются основные компоненты (топливо и воздух) для образования топливно-воздушной смеси.

Шатун имеет верхнюю головку, стержень и нижнюю головку. Поршневой палец установлен в верхней головке, где при его помощи к шатуну крепится поршень. Стержень шатуна выполнен так, чтобы получилось двутавровое сечение. Нижняя головка шатуна разборная. Это позволяет закрепить шатун на шейке коленвала.

Коленчатый вал

Коленвал

Коленвал принимает усилие от шатуна и начинает крутиться, что означает преобразование усилия от поршня и шатуна в крутящий момент. Материалом изготовления коленвала является чугун или сталь.

Конструктивно коленвал имеет коренные и шатунные шейки, вращающиеся в подшипниках скольжения. Щеки коленвала выполняют функцию противовесов и уравновешивают механизм.

Маховик и гаситель колебаний

Маховик

Дополнительно на одном конце коленчатого вала устанавливается маховик, а на другом гаситель крутильных колебаний. Сегодня широко используются так называемые двухмассовые маховики.

На маховике имеется зубчатый венец, через который двигатель запускается при помощи стартера. Гаситель крутильных колебаний предотвращает раскручивание и закручивание коленчатого вала.