Многие автовладельцы даже не задумываются о порядке работы цилиндров двигателя своей машины, ограничиваясь лишь знанием их количества. Для управления транспортным средством такая информация не нужна и большинство водителей не видят смысла в изучении технических деталей.
Понимание процесса оказывается полезным для выставления зажигания, замене ремня газораспределительного механизма и других видах работ при самостоятельной наладке или ремонте, когда нет возможности обратиться за помощью в СТО.
Сколько цилиндров бывает в двигателе
На всем протяжении истории машиностроения инженеры и конструкторы преследуют одну цель – получение максимальной отдачи от двигателя. Для ее достижения разрабатывались все более мощные моторы с различным количеством цилиндров – от 1 до 16, принимались и принимаются попытки размещения «лошадиных сил» в как можно меньшем объеме подкапотного пространства.
Двигатели с одним цилиндром устанавливаются в мини-тракторах, маломощных мопедах и мотоциклах. Для более мощной мототехники требуется уже 4-тактный 2-цилиндровый мотор.Современные трехцилиндровые ДВС преимущественно ставятся на малолитражных легковых автомобилях и для повышения мощности оснащаются турбиной.
Важно
4-цилиндровые двигатели уже более ста лет являются самыми востребованными в автомобильной промышленности. Ими оборудуются практически все современные легковые автомобили.
Двигатели пятицилиндровые не столь популярны. Ранее они широко использовались такими гигантами мирового автопрома, как Volkswagen,Volvo,Audi
Шести- и 8 цилиндровые двигатели также популярны. Несмотря на общемировую практику уменьшения числа цилиндров за счет турбирования, такие ДВС постепенно теряют свои позиции. Многие автоконцерны в последние годы отказываются от восьмицилиндровых в пользу 6 цилиндровых двигателей, особенно это заметно по рынку мощных легковых машин.
ДВС с 7 или 9 цилиндрами применяются в авиатехнике. В автопромышленности они не используются, за редким исключением – в тюнингованных моделях. 10- и 11-цилиндровые в автомобилестроении также большая редкость. Полюбоваться «десяткой» можно на спорткаре Audi R8.
Двигатель с 12 цилиндрами в автопромышленности использовался более широко. Но из-за ужесточения экологических норм их производство неумолимо сокращается.
Существуют также ДВС с 14, 16, 18, 20, 24, 28, 32 и 64 цилиндрами. Они представляют собой сочетание нескольких двигателей с меньшим количеством цилиндров и в производстве автомобилей практически не применяются.
Клапана, их назначение, работа 4-тактного двигателя
Клапан двигателя одновременно является и деталью, и последним звеном механизма газораспределения. Он представляет собой подпружиненный элемент, в состоянии покоя перекрывающим впускное либо выпускное отверстие. При проворачивании распредвала находящийся на нем кулачок давит на клапан и опускает его, открывая тем самым соответствующее отверстие
На каждом цилиндре устанавливается не менее двух клапанов. В более дорогих моделях двигателей их ставится четыре. Количество клапанов в большинстве случаев четное, их назначение – открытие различных групп отверстий: одни предназначены для впускных, вторые – для выпускных.
Клапаны впускные открывают проход для поступающей в цилиндр новой порции воздушно-топливной смеси, а в двигателях с непосредственным впрыском топлива – объема воздуха. Процесс этот происходит в момент выполнения поршнем впуска (движение вниз с верхней «мертвой» точки после отведения продуктов горения).
Клапаны выпускные работают по тому же принципу, но выполняют иную функцию. Они предназначены для удаления выхлопных газов в выпускной коллектор. Цикл работы 4 цилиндрового двигателя представляет собой последовательность из четырех процессов, называемых «рабочим циклом». Рассмотрим его на примере бензинового четырехтактного ДВС, устанавливаемого в большинстве легковых автомобилей.
1. Впуск.
В камере сгорания начинается преобразование энергии и первый этап – реакция горения топливовоздушной смеси. Поршень при этом из верхней мертвой точки перемещается вниз, возникает разрежение и происходит впуск горючего. В это время впускной клапан открыт, выпускной находится в закрытом положении. В инжекторных двигателях подача топлива осуществляется форсункой.
2. Сжатие.
После того, как камера сгорания заполнилась смесью паров бензина и воздуха, при вращательных движениях коленвала поршень переходит в нижнюю позицию. Впускной клапан постепенно закрывается, а выпускной – по-прежнему закрыт.
3. Рабочий ход.
Третий этап рабочего цикла – самый важный. Именно на нем энергия сгорающего топлива переходит в механическую, приводящую в движение коленвал.
Еще в процессе сжатия,когда поршень расположен в верхней точке, происходит воспламенение топливной смеси от искры свечи зажигания. Топливный заряд быстро сгорает, а образовавшиеся газы находятся под максимальным давлением в небольшом пространстве камеры сгорания.
При перемещении поршня вниз газы интенсивно расширяются, высвобождая энергию. На данном этапе коленвалупередается разгонное ускорение. На всех других тактах цикла двигатель только получает энергию от коленвала, не вырабатывая ее.
4. Выпуск.
Это последний такт рабочего цикла. На нем газы, совершившие полезную работу, выпускаются из цилиндра, высвобождая место для поступления следующей порции топливовоздушной смеси.
На этом этапе газы находятся под давлением, значительно превышающем атмосферное. Коленчатый вал через шатун передвигает поршень к верхней мертвой точке. Выпускной клапан открывается, газы выталкиваются наружу через выхлопную систему.
Рабочий цикл дизельных двигателей несколько отличается от бензиновых. На впуске всасывается лишь воздух, а горючее в камеру сгорания впрыскивается топливным насосом уже после сжатия воздушной массы. Воспламенение дизтоплива происходит при контакте с сжатым воздухом.
Ремонт узлов автомобиля
Устройство блока цилиндров состоит из деталей, которые функционируют в агрессивных условиях, поэтому часто подвергаются поломке и износу.
Восстановление блока цилиндров двигателя состоит из таких операций:
| № работ | Выполняемые операции | Техническое оснащение. |
| 1 | Шлифовка поверхности упор подшипников коленчатого вала | Вертикально-фрезерный станок |
| 2 | Замена стертых втулок распредвала | Устройство для запрессовки |
| 3 | Восстановление резьбовых отверстий | Сверленое оснащение, набор сверл, лерка, плашка |
| 4 | Выпрессовка штифтов крепления | Специальный пресс |
| 5 | Расточка, ремонт крышки ЦПГ двигателя. Регулировка по плоскости, установка по отверстиям | Вертикально-фрезерный станок |
| 6 | Обработка корпуса под гильзы и расточка под упорные кромки | Вертикально-расточной станок |
| 7 | Расточка посадочных мест коренных подшипников | Горизонтально-расточной станок |
| 8 | Газо-термическое напыление на обработанные гнезда подшипников | Специальное технологическое оснащение |
| 9 | Двухконтурная расточка корпуса | Хонинговальный станок |
| 10 | Мойка мотора и прочистка масляных каналов | Оборудование для струйной мойки деталей. |
| 11 | Покраска блока | Краскопульт. Компрессор. |
Ремонтирование блока цилиндров двигателя заканчивается контрольным осмотром на проверочной плите. С помощью щупа и индикаторных приспособлений проверяется жесткость установки и соосность крепления узлов в блоке цилиндров двигателя. После восстановление корпуса цилиндров двигателя проводится испытание на герметичность.
Сборка ГБЦ
Ремонт головки блока цилиндра двигателя выполняется по таким причинам:
- обрыв ремня приводного вала;
- деформация гбц вследствие перегрева;
- длительность строк службы;
- неправильная сборка после ремонта блока цилиндров агрегата.
Дефектовка деталей головки блока цилиндров двигателя
Восстановить дефекты можно следующими действиями:
- притирание клапанов;
- шлифуется головка блока цилиндров;
- проводится замена прокладок, ремней;
- растачиваются втулки, седла клапанов.
Послеремонтный контроль
После дефектовки головка блока цилиндров проходит покраску, проверяется давление в цилиндре.
Показатель, который указывает на эффективную работоспособность деталей устройства блока цилиндров двигателя — это компрессия.
Какое давление в цилиндрах двигателя разных марках.
Завершающий этап, покраска
Прежде чем покрасить блок цилиндров двигателя необходимо провести подготовительные операции, которые состоят из таких пунктов:
- очистка деталей от налипшей грязи, масла, нагара;
- удаление следов коррозии (если они есть);
- шлифовка загрязненных резьбовых каналов.
Головка блока цилиндров красится отдельно, чтобы не забились воздушные и масляные каналы.
Работа цилиндров не зависит от покраски, но она важна для защиты блока от загрязнения.
Чем покрасить мотор зависит от финансовых возможностей. Интернет магазины предлагают большое разнообразие средств, которыми можно обработать поверхность деталей после ремонта блока и цилиндров двигателя.
4-цилиндровый двигатель, самый распространенный
Как уже упоминалось выше, 4 цилиндровые двигатели являются наиболее распространенными в автомобильной промышленности. По количеству пар клапанов, приходящихся на один цилиндр, они разделяются на две группы.
8-клапанные двигатели устанавливаются в основном на моделях низкой ценовой группы. На каждый цилиндр в них приходится по одному впускному и выпускному клапану – в сумме получается 8 клапанов.
Особенность таких ДВС заключается в использовании одного распределительного вала, управляющего системами впрыска и удаления выхлопных газов. Для приведения его в действие используется цепной либо ременной механизм. Такая система легка в ремонте и текущем обслуживании, а из-за простоты конструкции существенно снижается стоимость автомобиля.
В более дорогих моделях машин на каждый цилиндр двигателя приходится по две пары клапанов впуска и выпуска – итого 16 клапанов. В таких системах задействованы два распределительных вала, для работы которых необходим сложный механизм газораспределения.
Использование двух впускных клапанов обеспечивает подачу большего количества топлива за один такт, из-за чего увеличивается мощность двигателя и его КПД. Также, благодаря наличию двух выпускных клапанов, сокращается расход горючего.
Подготовка автомобиля
Машина, над которой проводятся манипуляции, размещается на ровной поверхности. Водительская кабина откидывается и фиксируется. Демонтируется верхняя часть механизма распределения газов, отключается помпа.
КамАЗ 43118:
Приборы:
- Ключи: рожковый на 13, кольцевой на 14;
- Отвёртки;
- Стальной стержень;
- Комплект измерительных пластин.
Фиксация поршня основной камеры вверху
- Проконтролировать, силу фиксации крепления головок камер;
- Устройство стопора маховика переместить вниз;
- Демонтируйте защитную пластину кожуха маховика;
- Стальной стержень введите в отверстие маховика, поворачивайте по часовой стрелке до стопора изделия.Положение – начало впрыска смеси (цилиндр первый).
Фиксатор маховика, двигатель КамАЗ:
Настройка зазоров
- Проверните маховик (2 отверстия – 60°, каждое по 30°);
- Настройте промежутки первой пары камер (1-я и 5-я). Кольцевым ключом на 14 отпустите гайки
- регулировочных винтов. Пластиной 0,3 отрегулируйте клапан впуска, пластиной 0,4 – выпуска.
- Зафиксируйте гайку, усилие 33-41 Нм.
- Настройте промежутки в камерах с первой по восьмую.
Настройка клапанов КамАЗ 740, 6520, 5511 и других модификаций:
- 180 градусов – 4-я, 2-я;
- 180 градусов – 6-я, 3-я;
- 180 градусов – 7-я, 8-я.
Регулировка зазоров КамАЗ:
Порядок работы цилиндров и почему именно такой
Существует два типа 4 цилиндровых двигателей:
- рядные;
- оппозитные.
Схема коленвалов у них одинакова, но порядок работы цилиндров – разный. Это связано с различиями в конструкциях газораспределительного механизма, системы зажигания, а также зависит от углов между кривошипами коленвала.
В рядном 4 цилиндровом двигателе реализован порядок работы по схеме 1-3-4-2. Она используются в подавляющем большинстве автомобилей – и дизельных, и бензиновых, от Жигулей до Мерседеса. Здесь последовательно работают цилиндры, размещенные на противоположных шейках коленвала. Порядок работы цилиндров 4 цилиндрового оппозитного ДВС организован в другой последовательности: 1-3-2-4 либо 1-4-2-3.
Поршни при этом доходят до верхней мертвой точки и с одной, и с другой стороны одновременно. «Оппозитники» можно заметить практически на всех моделях Субару, за исключением некоторых малолитражек, продающихся на внутреннем рынке.
А как сейчас?
Вопреки расхожему мнению, двигатели с 8 цилиндрами ставят не только на люксовые иномарки, но и на обычные тракторы, грузовики и строительную технику. Как и с двигателями послабее, наиболее сбалансированным видом является рядный тип мотора. Иными словами, когда все цилиндры расположены в ряд. Именно ими долгое время комплектовали самые дорогие автомобили. Особенно ценима такая конструкция была в Америке. Впрочем, рекордсменами здесь являются немцы, высоко ценящие баланс и надежность рядного движка.
Но даже им, со временем, пришлось перейти на V-образные двигатели. Причина проста и банальна – восьмицилиндровый «питон» попросту не вмещался в стандартном моторном отсеке современных авто.
