Двигун автомобіля «Нива» (Мал. 2) поршневий, внутрішнього згоряння, карбюраторний, чотиритактний, моделі 2121. Він має чотири циліндри, розташовані в один ряд, і верхнє розташування клапанів. Горюча суміш готується поза циліндрами (у карбюраторі) і займається всередині них за допомогою електричної іскри. Робочий цикл двигуна протікає за чотири такти (впуск, стиск, робочий хід, випуск), а розширюються при згорянні суміші гази переміщують поршні в циліндрах, зворотно-поступальний рух яких перетворюється на обертальний рух колінчастого валу. Порядок роботи циліндрів двигуна (чергування робочих ходів у циліндрах) 1—3—4—2.
Відкрити велику картинку в новій вкладці »
Мал. 2. Двигун: а - поздовжній розріз; б - поперечний розріз:
1 - колінчастий вал; 2 – вентилятор; 3 – шатун; 4 - поршневий палець; 5 - поршневе кільце; 6 – поршень; 7 - ланцюг приводу розподільного валу масляного насоса; 8 – повітряний фільтр; 9 – розподільчий вал: 10 – клапан; 11 – кришка головки блоку циліндрів; 12 – головка блоку циліндрів; 13 – сорочка охолодження; 14 – блок циліндрів; 15 – маховик; 16 - масляний піддон; 17 – карбюратор: 18 – розподільник запалювання; 19 – свічка запалювання; 20 – паливний насос; 21 - масляний фільтр; 22 – масляний насос.
1 - колінчастий вал; 2 – вентилятор; 3 – шатун; 4 - поршневий палець; 5 - поршневе кільце; 6 – поршень; 7 - ланцюг приводу розподільного валу масляного насоса; 8 – повітряний фільтр; 9 – розподільчий вал: 10 – клапан; 11 – кришка головки блоку циліндрів; 12 – головка блоку циліндрів; 13 – сорочка охолодження; 14 – блок циліндрів; 15 – маховик; 16 - масляний піддон; 17 – карбюратор: 18 – розподільник запалювання; 19 – свічка запалювання; 20 – паливний насос; 21 - масляний фільтр; 22 – масляний насос.
Двигун складається з кривошипно-шатунного та газорозподільного механізмів систем охолодження, мастила, живлення та системи запалення.
Кривошипно-шатунний механізм
Кривошипно-шатунний механізм призначений для перетворення зворотно-поступального руху поршнів у обертальний рух колінчастого валу. Він складається з рухомих та нерухомих деталей. До нерухомих деталей відносяться (див. рис. 2): блок циліндрів 14, головка блоку циліндрів 12 та картер. До рухомих деталей - поршні 6, поршневі кільця 5, поршневі пальці 4, шатуни 3, колінчастий вал I і маховик 15. Поршні, поршневі кільця та поршневі пальці у зборі утворюють поршневу групу.
Блок циліндрів є кістяком двигуна. На ньому і всередині нього розміщуються механізми та пристрої двигуна. Він являє собою групу циліндрів, виготовлену в загальному виливку з верхньою частиною картера із спеціального низьколегованого чавуну. Усередині блоку між стінками циліндрів та його зовнішніми стінками є спеціальна порожнина, звана сорочкою охолодження. В ній циркулює охолодна рідина системи охолодження двигуна. У нижній частині блоку циліндрів знаходяться опори (пості-, чи) для корінних підшипників колінчастого валу двигуна Для підвищення жорсткості нижня площина блоку циліндрів дещо опущена (на 50 мм) щодо осі колінчастого валу.
Головка блоку циліндрів закриває циліндри зверху і служить для розміщення в ній камер згоряння, що мають клиноподібну форму, і деталей газорозподільного механіка, головка блоку циліндрів виконана загальною для всіх циліндрів і відлита з алюмінієвого сплаву. У ній є канали для впуску горючої суміші і випуску газів, що відпрацювали, сорочка охолодження і різьбові отвори для свічок запалювання. У головку запресовані сідла та напрямні втулки клапанів, виготовлені з чавуну. Головка кріпиться до блоку циліндрів болтами. Між головкою та блоком циліндрів встановлена металоазбестова прокладка, що забезпечує герметичність їх з'єднання. Зверху до головки блоку циліндрів шпильками кріпиться корпус підшипників з розподільним валом, і вона закривається кришкою, під якою встановлена прокладка, що ущільнює.
Поршень (Мал. 3) служить для сприйняття тиску газів при робочому ході та здійснення допоміжних тактів (впуск, стиск, випуск). Поршень 7 є порожнистим циліндром, відлитим з алюмінієвого сплаву. Він має плоске днище 6 головку 5 і спідницю 8. Знизу днище поршня посилено ребрами. У головці поршня виготовлені канавки 4 для поршневих кілець. У спідниці поршня знаходяться припливи (бобишки) з отворами для поршневого пальця. Спідниця зроблена овальною в поперечному перерізі, конусною по висоті та з вирізами в нижній частині. Овальність і конусність спідниці виключають заклинювання поршня в циліндрі, а вирізи - дотик поршня про противагу колінчастого валу. Крім того, вирізи у спідниці зменшують масу поршня. Для кращого підробітку до циліндрів зовнішня поверхня спідниці поршня покрита тонким шаром олова. Отвір у бобишках під поршневий палець зміщений щодо діаметральної площини поршня (на 2 мм). Цим зменшуються перекошування і удари поршня при переході через верхню мертву точку!
Цис. 3. Поршнева група та шатун двигуна:
1 - маслознімне кільце; 2 компресійне кільце: 3 - бобишка; 4 – канавки; 5 – головка; 6 – днище; 7 – поршень. 8 – спідниця; 9 - поршневий палець; 10 – шатун; 11 – верхня головка; 12 – стрижень; 13 – нижня головка; 14 – болт; 15 - вкладиш підшипника; 16 - мастильний отвір.
Поршневі кільця ущільнюють порожнину циліндра, виключають прорив газів у картер двигуна (компресійні 2) та попадання олії в камеру згоряння (маслознімне I). Крім того, вони відводять тепло від головки поршня до стінок циліндра. Компресійні та маслознімні кільця розрізні. Вони виготовлені зі спеціального чавуну. Внаслідок пружності вони щільно прилягають до стінок циліндра, при цьому між розрізаними кінцями кілець (у замках) зберігається невеликий зазор (0,2-0,35 мм).
Поршневий палець служить для шарнірного з'єднання поршня верхньої голівкою шатуна. Він трубчастий, сталевий, запресований у верхню головку шатуна про натяг і вільно обертається в бобишках поршня.
Шатун служить для з'єднання поршня з колінчастим валом і передачі зусиль між ними. Він сталевий, кований і складається з верхньої нероз'ємної головки 11, стрижня 12 двотаврового перерізу і нижньої роз'ємної головки 13. Нижньою головкою шатун з'єднується з колінчастим валом. Знімна половина нижньої головки є кришкою шатуна та прикріплена до нього болтами. У нижню головку шатуна вставляють тонкостінні біметалічні, сталеалюмінієві вкладиші 15 шатунного підшипника. У нижній головці шатуна є спеціальний отвір 16 для мастила стінок циліндра.
Колінчастий вал (Мал. 4) сприймає зусилля від шатунів і передає створюваний на ньому крутний момент трансмісії автомобіля. Від нього також наводяться різні механізми двигуна (газорозподільний механізм, масляний насос, водяний насос та ін.). Колінчастий вал п'ятиопорний, відлитий із спеціального високоміцного чавуну. Він складається з корінних 3 і 5 шийок шатун, щік 4, противаг 6, переднього 2 і заднього 7 кінців. Корінними шийками колінчастий вал встановлений у підшипниках (корінних опорах) картера двигуна, вкладиші 11 яких тонкостінні біметалічні, сталеалюмінієві. До шатунних шийок колінчастого валу приєднують нижні голівки шатунів. Мастило шатунних підшипників здійснюється по каналах, що з'єднують корінні шийки з шатунними. Щоки з'єднують корінні та шатунні шийки колінчастого валу, а противаги розвантажують корінні підшипники від відцентрових сил неврівноважених мас. На передньому кінці колінчастого валу кріпляться провідна зірочка ланцюгового приводу механізму газорозподілу, шків ремінної передачі для приводу вентилятора, насоса рідини, що охолоджує, генератора і храповик для провертання валу вручну. У задньому кінці колінчастого валу є спеціальне гніздо для встановлення підшипника провідного валу коробки передач. До торця заднього кінця валу за допомогою спеціальної шайби 8 болтами кріпиться маховик 10. Від осьових переміщень колінчастий вал фіксується двома завзятими півкільцями 12, які встановлені в блоці циліндрів двигуна по обидва боки заднього корінного підшипника. Причому, з переднього боку підшипника ставиться сталеалюмінієве півкільце, а з заднього — металокерамічний.
Мал. 4. Колінчастий вал і маховик двигуна:
1 - колінчастий вал; 2 – передній кінець; 3 – корінна шийка; 4 – щока; 5 – шатунна шийка; 6 - противагу; 7 – задній кінець; 8 – шайба; 9 – болт; 10 – маховик; 11 - вкладиш підшипника; 12 - наполегливе півкільце.
Маховик забезпечує рівномірне обертання колінчастого валу, накопичує енергію при робочому ході для обертання валу при підготовчих тактах і виводить деталі кривошипно-шатунного механізму з мертвих точок. Енергія, накопичена маховиком, полегшує пуск двигуна та забезпечує торкання автомобіля з місця. Маховик є масивним диском, відлитим з чавуну. На обід маховика напресовано сталевий зубчастий вінець, призначений для запуску двигуна електричним стартером. До маховика кріпляться деталі зчеплення.
Кріплення двигуна. Двигун у зборі зі зчепленням та коробкою передач встановлюють на автомобілі на трьох еластичних опорах (дві передні та одна задня). Еластичні опори зменшують вібрації двигуна і пом'якшують удари, що передаються на двигун від дорожніх нерівностей під час руху автомобіля. Передніми опорами двигун кріпиться до поперечки передньої підвіски автомобіля, а задньою опорою - до поперечки задньої підвіски двигуна. Передні опори мають пружні елементи, що є гумовими подушками, в яких завулканізовані сталеві шайби з болтами кріплення. У задньої опори гумова подушка завулканізована в сталевій обоймі і має сталеву втулку.