كتلة محرك الاحتراق الداخلي. كتلة الأسطوانة: كيف ظهرت وتطورت ولماذا هناك حاجة إليها على الإطلاق

للوهلة الأولى ، يبدو السؤال المطروح في العنوان بلا معنى. ماذا تعني عبارة "لماذا تحتاج كتلة أسطوانة على الإطلاق"؟ يتم تقديمه كنوع من العطاء الأبدي ، كأساس لكل شيء وكل شخص. لكن السيارات الأولى بمحركات الاحتراق الداخلي لم يكن بها أي كتلة اسطوانات! الآن ، في أمسيات كانون الثاني (يناير) الطويلة ، حان الوقت للعودة إلى البدايات ، وتذكر "الثلاثينيات المبهرة" وتتبع التطور من التصاميم البدائية أواخر التاسع عشرقرون على محركات الألمنيوم الحديثة. وانظر إلى أي مدى يشتركون في ذلك.

يعتبر بناء السيارات المدنية صناعة متحفظة للغاية. كل نفس العمود المرفقي ، والمكابس ، والأسطوانات ، والصمامات ، وكذلك منذ 100 عام. لا تريد مخططات التوصيل المذهلة التي لا تحتوي على قضبان ومحورية وغيرها من المخططات أن يتم تقديمها بأي شكل من الأشكال ، مما يثبت أنها غير عملية. حتى محرك وانكل ، الاختراق الكبير في الستينيات ، أصبح فعليًا شيئًا من الماضي.

جميع "الابتكارات" الحديثة ، إذا نظرت عن كثب ، هي مجرد إدخال لتقنيات السباقات قبل خمسين عامًا ، محنكًا بإلكترونيات رخيصة لتصنيع تحكم أكثر دقة في الأجهزة. التقدم في بناء المحركات الاحتراق الداخلي- بدلاً من ذلك في تآزر التغييرات الصغيرة بدلاً من الاختراقات العالمية.

والشكوى كإثم. لن نتحدث عن الموثوقية وقابلية الصيانة هذه المرة ، لكن قوة ونظافة وكفاءة المحركات الحديثة لشخص من السبعينيات ستبدو وكأنها معجزة حقيقية. وإذا عدت إلى الوراء لبضعة عقود أخرى؟

منذ مائة عام ، كانت المحركات لا تزال مكربنة ، مع اشتعال مغناطيسي ، وعادة ما تكون ذات صمام منخفض أو حتى مع صمام مدخل "تلقائي" ... ولم يفكروا حتى في أي شحن فائق. ولم يكن للمحركات القديمة والقديمة الجزء الذي أصبح الآن المكون الرئيسي لها - كتلة الأسطوانة.

قبل تنفيذ الكتلة

كانت المحركات الأولى تحتوي على علبة المرافق أو الأسطوانة (أو عدة أسطوانات) ، لكن لم يكن بها كتلة. ستندهش ، لكن أساس التصميم - علبة المرافق - كان غالبًا متسربًا ، وكانت المكابس وقضبان التوصيل مفتوحة لجميع الرياح ، وتم تشحيمها بواسطة مزيتة طريقة التنقيط. ومن الصعب تطبيق كلمة "علبة المرافق" نفسها على الهيكل الذي يحافظ على الموضع النسبي للعمود المرفقي والأسطوانة في شكل أقواس مخرمة.

تمتلك المحركات الثابتة ومحركات السفن مخططًا مشابهًا حتى يومنا هذا ، ولا تزال محركات الاحتراق الداخلي للسيارات بحاجة إلى مزيد من الضيق. لطالما كانت الطرق مصدرًا للغبار ، مما يضر بآلياتها بشكل كبير.

الشركة الرائدة في مجال "الختم" هي شركة De Dion-Bouton ، التي أطلقت في عام 1896 سلسلة من المحركات ذات علبة المرافق الأسطوانية المغلقة ، والتي توجد بداخلها آلية كرنك.

صحيح أن آلية توزيع الغاز بكاميراتها ودوافعها كانت لا تزال مفتوحة - وقد تم ذلك من أجل تبريد وإصلاح أفضل. بالمناسبة ، بحلول عام 1900 كانت هذه الشركة الفرنسية أكبر مصنعآلات ومحركات الاحتراق الداخلي في العالم بإطلاق 3200 محرك و 400 سيارة ، بحيث كان للتصميم تأثير قوي على تطوير بناء المحرك.

... وهنا يأتي هنري فورد

لا يزال أول تصميم يتم إنتاجه بكميات كبيرة مع كتلة أسطوانة صلبة أحد أكثر السيارات إنتاجًا بكميات كبيرة في التاريخ. كان فورد تي ، الذي تم تقديمه في عام 1908 ، محركًا رباعي الأسطوانات برأس أسطوانة من الحديد الزهر ، وصمامات سفلية ، ومكابس من الحديد الزهر ، وكتلة أسطوانات من الحديد الزهر. كان حجم المحرك "بالغًا" تمامًا لتلك الأوقات ، 2.9 لترًا ، وكانت الطاقة 20 لترًا. من. لفترة طويلة كان يعتبر مؤشرًا جيدًا.

أكثر تكلفة و الهياكل المعقدةفي تلك السنوات كانوا يتباهون بأسطوانات منفصلة وعلبة المرافق التي تم توصيلها بها. غالبًا ما كانت رؤوس الأسطوانات فردية ، وتم توصيل الهيكل الكامل لرأس الأسطوانة والأسطوانة نفسها بعلبة المرافق باستخدام الأزرار. بعد الميل إلى توسيع الوحدات ، غالبًا ما تظل علبة المرافق جزءًا منفصلاً ، لكن الكتل المكونة من أسطوانتين أو ثلاث أسطوانات لا تزال قابلة للإزالة.

ما معنى فصل الاسطوانات؟

يبدو التصميم مع أسطوانات منفصلة قابلة للإزالة غير عادي إلى حد ما الآن ، ولكن قبل الحرب العالمية الثانية ، على الرغم من ابتكارات هنري فورد ، كان هذا أحد أكثر المخططات شيوعًا. لمحركات ومحركات الطائرات تبريد الهواءلقد تم الحفاظ عليه حتى يومنا هذا. و "الملاكم الهوائي" بورش 911 series 993 حتى 1998 لم يكن بها كتلة اسطوانة. فلماذا تفصل الاسطوانات؟

الاسطوانة على شكل جزء منفصل هي في الواقع مريحة للغاية. يمكن أن تكون مصنوعة من الفولاذ أو أي شيء آخر مادة مناسبةمثل البرونز أو الحديد الزهر. يمكن طلاء السطح الداخلي بطبقة من الكروم أو السبائك المحتوية على النيكل ، إذا لزم الأمر ، مما يجعله شديد الصلابة. وخارجها لبناء قميص متطور لتبريد الهواء. سيكون تصنيع مجموعة مضغوطة نسبيًا دقيقًا حتى لفترة طويلة إلى حد ما ماكينات بسيطة، ومع حساب الربط الجيد التشوهات الحراريةسيكون الحد الأدنى. يمكنك القيام بمعالجة الأسطح الجلفانية ، لأن الجزء صغير. إذا كانت هذه الأسطوانة بها تآكل أو تلف آخر ، فيمكن إزالتها من علبة المرافق وتركيب أخرى جديدة.

هناك الكثير من السلبيات أيضًا. بصرف النظر عن المزيد غالي السعروالمتطلبات العالية لجودة تجميع المحركات ذات الأسطوانات المنفصلة ، فإن العيب الخطير هو الصلابة المنخفضة لمثل هذا التصميم. هذا يعني زيادة الأحمال وتآكل مجموعة المكبس. وليس من الملائم الجمع بين "مبدأ الفصل" والتبريد المائي.

المقالات / الممارسة

لسنا بحاجة إلى الهواء: لماذا فقد تبريد الهواء بسبب الاستسقاء

بالنسبة للشخص الذي يشغل سيارة كل يوم ، يعد محرك "فتحة التهوية" خطوة إضافية نحو الاستقلال عن مشكلة تقنية. هذا ينطبق بشكل خاص على أصحاب ليست جديدة ، ولكن مستعملة ...

21228 6 19 12.02.2016

تركت المحركات ذات الأسطوانات المنفصلة التيار الرئيسي لفترة طويلة جدًا - تفوقت العيوب. بحلول منتصف الثلاثينيات ، لم يتم العثور على مثل هذه التصميمات في صناعة السيارات تقريبًا. ظهرت مجموعة متنوعة من التصميمات المدمجة - على سبيل المثال ، مع كتل من عدة أسطوانات ، وعلبة مرافق مشتركة ورأس كتلة - في سيارات فاخرة صغيرة الحجم ذات محركات كبيرة (يمكنك تذكر ماركة Delage التي تم نسيانها تقريبًا) ، ولكن بنهاية الثلاثينيات مات كل شيء.

انتصار جميع حديد البناء

فاز التصميم المألوف لدينا اليوم نظرًا لبساطته وانخفاض تكلفة التصنيع. صب كبير من رخيصة و مادة متينةبعد المعالجة الدقيقة ، لا تزال أرخص وأكثر موثوقية من الأسطوانات الفردية والتجميع الدقيق للهيكل بأكمله. وفي محركات الصمام السفلي ، توجد الصمامات وعمود الكامات هناك مباشرةً في الكتلة ، مما يبسط التصميم بشكل أكبر.

تم صب سترة نظام التبريد على شكل تجاويف في الكتلة. بالنسبة مناسبات خاصةكان من الممكن استخدام بطانات أسطوانية منفصلة ، لكن المحرك في Ford T لم يكن به مثل هذه الرتوش. مكابس من الحديد الزهر مع حلقات ضغط فولاذية تعمل مباشرة على أسطوانة الحديد الزهر. وبالمناسبة ، كانت حلقة مكشطة الزيت في شكلها المعتاد غائبة هناك ، وقد لعبت دورها بواسطة حلقة الضغط الثالثة السفلية ، الموجودة أسفل دبوس المكبس.

أثبت هذا التصميم "المصبوب بالكامل" موثوقيته وقابليته للتصنيع على مدار سنوات عديدة من الإنتاج. وقد تم الاستيلاء عليها من فورد من قبل شركات تصنيع كبيرة مثل جنرال موتورز لسنوات عديدة قادمة.

صحيح ، مع كتل الصب عدد كبيرتبين أن الأسطوانات مهمة صعبة من الناحية التكنولوجية ، وكان لدى العديد من المحركات كتلتان أو ثلاث كتل نصفية مع عدة أسطوانات في كل منها. لذا ، فإن "الستات" في الثلاثينيات كانت تحتوي أحيانًا على كتلتين نصفيتين من ثلاث أسطوانات ، وحتى "ثمانية" في الخط تم تصنيعها وفقًا لهذا المخطط. على سبيل المثال ، تم تصنيع أقوى محرك Duesenberg Model J بهذه الطريقة: تمت تغطية كتلتين نصفيتين برأس واحد.

ومع ذلك ، بحلول بداية الأربعينيات ، أتاح التقدم إنشاء كتل صلبة بهذا الطول. على سبيل المثال ، كانت كتلة شيفروليه Straight-8 "فلاتهيد" من قطعة واحدة ، مما قلل من الحمل على العمود المرفقي.

كانت الأكمام المصنوعة من الحديد الزهر كافية أيضًا قرار جيد. كان الحديد الزهر المصنوع من سبائك عالية القوة والمقاوم كيميائيًا أغلى من المعتاد ، ولم يكن من المنطقي صب كتلة كبيرة كاملة منه. ولكن تبين أن الكم الصغير نسبيًا "الرطب" أو "الجاف" يعد خيارًا جيدًا.

لم يتغير التصميم الأساسي للمحركات ، الذي تم إتقانه في سنوات ما قبل الحرب ، لعقود عديدة متتالية. يتم صب كتل الأسطوانات في العديد من المحركات الحديثة من الحديد الزهر الرمادي ، وفي بعض الأحيان بإدخالات عالية القوة في منطقة المركز الميت الأعلى. على سبيل المثال ، سيارة رينو كابتور حديثة تمامًا بمحرك F4R بها كتلة من الحديد الزهر ، ونحن على وشك الخدمة. يعتبر الحديد الزهر جيدًا ، على وجه الخصوص ، حيث يمكن إصلاح الكتلة المصنوعة منه بسهولة بواسطة أسطوانات مملة ذات قطر أكبر. ما لم تنتج الشركة المصنعة ، بالطبع ، مكابس بحجم "الإصلاح".

صحيح ، على مر السنين ، أصبحت الكتل "مفتوحة" أكثر فأكثر وأقل ضخامة. من الصعب العثور على أرقام للكتل المبكرة ، لكن لنأخذ عائلتين من المحركات بفارق يزيد قليلاً عن 10 سنوات. في كتلة سلسلة GM Gen II في منتصف التسعينيات ، تراوحت سماكة جدار المحركات من 5 إلى 9 ملم. يتوفر محرك VW EA888 الحديث في أواخر العقد الأول من القرن الحادي والعشرين بالفعل من 3 إلى 5. ولكن من الواضح أننا نتقدم على أنفسنا ...

0 1 28.09.2016

في سيارات السباق والرياضة في تلك الحقبة ، يمكن للمرء أن يجد تعايشًا بين علبة المرافق المصنوعة من الألومنيوم ورأس الكتلة مع صب حديدي لكتل ​​الأسطوانات. ثم أتاح التقدم في صناعة المعادن إمكانية إنشاء المزيد خيار مناسبمثل هذا التعايش. ظلت كتلة الأسطوانة صلبة ، لكنها كانت مصبوبة من الألمنيوم ، مما قلل من وزنها بمقدار ثلاث إلى أربع مرات ، بما في ذلك بسبب أفضل صفات صب المعدن. تم صنع الأسطوانات نفسها على شكل أكمام من الحديد الزهر ، والتي تم ضغطها في كتلة.

تم تقسيم الأكمام إلى "جافة" و "رطبة" ، الفرق واضح بشكل عام من الاسم. في الكتل ذات الأكمام الجافة ، تم إدخالها في أسطوانة من الألومنيوم (أو تم صب كتلة حولها) مع نوبة تداخل ، وتم تثبيت الغلاف "الرطب" ببساطة في الكتلة بنهايتها السفلية ، وعندما يتم تثبيت رأس الأسطوانة تم تركيبه ، وتحول التجويف المحيط به إلى سترة تبريد. تبين أن الخيار الثاني كان واعدًا أكثر في ذلك الوقت ، لأنه سهّل عملية الصب وقلل من كتلة الأجزاء. لكن في المستقبل ، أدى نمو متطلبات الصلابة الهيكلية ، فضلاً عن تعقيد تجميع مثل هذه المحركات ، إلى ترك هذه التكنولوجيا وراء التقدم.

لا تزال الأكمام الجافة في كتلة الألمنيوم هي الخيار الأكثر شيوعًا لتصنيع جزء. واحدة من أكثرها نجاحًا ، نظرًا لأن غلاف الحديد الزهر مصنوع من سبائك الحديد الزهر عالية الجودة ، فإن كتلة الألمنيوم صلبة وخفيفة. بالإضافة إلى ذلك ، من الناحية النظرية ، فإن هذا التصميم قابل للصيانة أيضًا ، مثل كتل الحديد الزهر. بعد كل شيء ، يمكن "إزالة" الأكمام البالية والضغط على أخرى جديدة.

ماذا بعد؟

فقط في الأساس تكنولوجيا جديدة السنوات الأخيرة- هذه كتل أخف حتى مع ترسب طبقة فائقة القوة ورقيقة للغاية عليها السطح الداخلياسطوانات. لقد كتبت بالفعل بالتفصيل ، وحتى عن تصميمات مماثلة - لا جدوى من التكرار. من الناحية المفاهيمية ، لدينا نفس محرك الاحتراق الداخلي في الثلاثينيات. وهناك كل الأسباب للاعتقاد بأنه حتى نهاية "عصر الاحتراق الداخلي" ، عندما يتم إحضار السيارات الكهربائية إلى الذهن ، ستظل محركات الهيدروكربون السائلة كما هي تقريبًا.

يرمز اختصار رأس الأسطوانة إلى رأس الأسطوانة ، وهو أحد أهم مكونات أي محرك احتراق داخلي. يجب أن يعرف كل مالك سيارة ماهية رأس الأسطوانة في السيارة ، ومبدأ تشغيلها وميزات التصميم. هذا سوف يساعدك على ملاحظة عطل محتمل، وكذلك ضمان التشغيل المستقر لوحدة الطاقة في أوضاع مختلفة.

وصف رأس الأسطوانة والتعديلات الحالية

رأس الأسطوانة هو الجزء العلوي من كتلة الأسطوانة لمحرك الاحتراق الداخلي. يتم توصيله به بمسامير أو مسامير خاصة. الغرض الرئيسي من الرأس هو التحكم في تدفق الوقود إلى أسطوانات العمل ، وضمان احتراقه ، والتحكم في تدفق الغاز وتوزيعه. تعتمد قوة واستقرار تشغيل المحرك بأكمله ككل على دقة ضبط المكونات الفردية لرأس الأسطوانة.

كيف يبدو رأس الاسطوانة؟

للاختلافات وحدات الطاقةتنتج رؤوس الأسطوانات المصنوعة من الحديد الزهر أو سبائك الألومنيوم. يتم تثبيت رؤوس أسطوانات الألمنيوم على معظم السيارات الحديثة ، مما يجعل من الممكن إلى حد ما تقليل الوزن الإجمالي لوحدة الطاقة.

بالنسبة للمحركات ذات الترتيب الخطي للأسطوانات ، يتم استخدام رأس أسطوانة واحد ، وبالنسبة لمحطات الطاقة على شكل حرف V ، يتم استخدام رؤوس منفصلة لكل صف. لا توجد اختلافات أخرى في التصميم.

فيديو عن الاسطوانة

كيف هو رأس الاسطوانة

يتم الحصول على غطاء رأس الأسطوانة (علبة المرافق) عن طريق الصب والأشغال المعدنية اللاحقة (الطحن والحفر). يوجد في جسم المنتج قنوات لتداول سائل التبريد وخطوط زيت لتزييت المكونات الرئيسية وغرف احتراق منفصلة لكل من الأسطوانات. بالإضافة إلى ذلك ، توجد فتحات في علبة المرافق لتركيب شمعات الإشعال أو الحقن (لـ محركات الديزل). من خلال تصميمه ، يُعتبر الرأس وحدة معقدة تتضمن عدة آليات مختلفة.

• آلية توزيع الغاز التي توفر إزالة غازات العادم. تفتح صمامات نظام توزيع الغاز بتسلسل واضح ، اعتمادًا على مراحل تشغيل كل أسطوانة على حدة.
• محرك آلية توزيع الغاز الذي يضمن فتح الصمامات في اللحظة المطلوبة.
• مواقع لربط المدخل و فتحات العادمتوفير إمدادات الوقود وإزالة غاز العادم.
• تشتمل العناصر الثابتة لرأس الأسطوانة على البطانات التوجيهية ومقاعد الصمام. توفر هذه العناصر ختم آلية توزيع الغاز. يتم تثبيت هذه الأجزاء عن طريق العقص الساخن ، يكاد يكون من المستحيل القيام بذلك بنفسك ، خاصةً بدون معدات خاصة ، خاصة في مرآب خاص.

كل من العقد المذكورة أعلاه مسؤولة عن أداء المحرك ككل ، وسيؤدي فشل أي منها إلى حدوث عطل أكثر خطورة. في مقطع الفيديو أدناه ، يمكنك مشاهدة عمل جميع عناصر رأس الأسطوانة أثناء الحركة.

كيفية تثبيت رأس الاسطوانة بشكل صحيح

رأس الأسطوانة (رأس الأسطوانة) ، الحشية (حشية الرأس) وكتلة المحرك (كتلة المحرك).

بالنظر إلى أن رأس الأسطوانة به قنوات عديدة لحركة مواد التشحيم والمبردات وغازات العادم ، شرط أساسي التثبيت الصحيحهو ختم موثوق به عند التقاطع مع كتلة الأسطوانة. يتم ذلك عن طريق تركيب حشية خاصة مصنوعة من مادة الأسبستوس المقوى. هذه المواد قادرة على تحمل درجات الحرارة العالية والضغط الكبير لسوائل العمل وغازات العادم. ضع في اعتبارك أن حشية رأس الأسطوانة يمكن التخلص منها ، ولا يمكن أن تضمن إعادة الاستخدام إحكامًا موثوقًا للتقاطع مع كتلة الأسطوانة.

يتم تحقيق ملاءمة محكم للرأس وضغط حشية الأسبستوس عن طريق شد مسامير التثبيت أو الصواميل على الأزرار. ضع في اعتبارك حقيقة أن أي تشويه أثناء هذه العمليات سيؤدي إلى إحكام إغلاق المفصل بشكل غير كافٍ. هذا هو السبب في أن الشد يجب أن يتم بقوة معينة ، والتي يجب التحكم فيها باستخدام مفتاح عزم الدوران. بالإضافة إلى ذلك ، يجب شد كل مسمار بشكل صارم بترتيب معين ، والذي سيؤدي انتهاكه أيضًا إلى حدوث مشاكل مع عدم كفاية الختم.

مع التشغيل المستمر ، من الضروري الانتباه بدقة إلى ضيق رأس الأسطوانة على سطح كتلة الأسطوانة. ظهور خطوط من الزيت ، المبرد يشير إلى إحكام السداد غير الموثوق به للوصلة. في هذه الحالة ، من الضروري شد الرأس على رأس جديد.

في اعمال صيانةتأكد من التحقق من حالة العناصر الأكثر تحميلًا في رأس الأسطوانة. تأكد من تقييم حالة الصمامات ، عمود الكامات ، لا تغفل عن سلامة الغدد المانعة للتسرب.

لا يمكن تنفيذ جميع الأعمال المتعلقة بإصلاح رأس الأسطوانة أو استبدال آلياتها الفردية بشكل مستقل إلا بالخبرة المناسبة. تذكر أن أي إهمال أو عدم امتثال لتقنية التثبيت سيؤدي إلى تلف المحرك الأكثر خطورة. وستكون تكلفة هذه الإصلاحات أعلى بكثير. لذلك ، لا تعهد بإصلاح رأس الأسطوانة إلا إلى ميكانيكي سيارات محترف لديه خبرة ومعدات مناسبة.

كتلة الأسطوانة هي أساس أي محرك وفيه تتم عملية الحصول على الطاقة وتحويلها لحركة السيارة.

قطعة واحدة مع قدر معينالأسطوانات ويمكن أن تكون إما في خط مستقيم أو على شكل حرف V بزوايا حدبة مختلفة.
بالإضافة إلى ذلك ، يتم صب العروات الخاصة في كتلة الأسطوانة لتركيب العمود المرفقي وقنوات دوران سائل التبريد والزيت.

تجهيز أسرة العمود المرفقي في حاجز الاسطوانةمن المحرك مع الأغطية الرئيسية (المشابك) مثبتة بالكامل على عزم الدوران المحدد بقاطع خاص دفعة واحدة. ثم يتم تمييز كل غلاف رئيسي في مكان التعلق (على سبيل المثال ، 1 ، 2 ، 3 ، إلخ) ، أي تصبح "أصلية" في مدّها في كتلة الأسطوانة ، وإعادة ترتيب الأغطية أمر غير مقبول ، لأن هذا سيؤدي إلى تشويش العمود المرفقي.

مثبتة على قمة كتلة الأسطوانة رأس اسطوانة المحرك، ومن أسفل حوض الزيت ، وبالتالي تشكل آلية محرك واحدة. يتم أيضًا توصيل علبة تروس ومرفقات مختلفة بالكتلة: مولد أو بداية أو مكربن ​​أو حاقن ، بالإضافة إلى محركات وأنظمة مختلفة.

يمكن أن تجمع الكتلة من 2 إلى 16 أسطوانة ، حيث ستكون سعة المحرك الإجمالية يساوي المجموعكل الاسطوانات الفردية.

تحتوي كل أسطوانة على مكبس متصل بالعمود المرفقي للمحرك من خلال قضيب توصيل. بعد إدخال خليط الوقود في غرفة الاحتراق ، يتم إشعاله بواسطة الشرارة الناتجة عن شمعة الإشعال. يحدث اشتعال متفجر للوقود وتبدأ الغازات المتوسعة في دفع المكبس لأسفل جدران الأسطوانة بسرعة كبيرة.

المكبس ، بدوره ، من خلال قضيب توصيل متصل بالعمود المرفقي. ينقل القوة إلى الرقبة (التي تمثل العمود المرفقي) للعمود المرفقي ، مما يؤدي إلى تدويرها حول محور العمود ، مما يؤدي إلى تدويرها.

وهكذا ، في أسطوانات الكتلة ، يتم تحويل طاقة احتراق الوقود إلى طاقة دورانية للعمود المرفقي ، والتي ، من خلال ناقل الحركة ، تنقل الدوران إلى عجلات السيارة ، مما يجعلها تتحرك.

في وقت احتراق الوقود ، تتعرض جدران الأسطوانة للكتلة لأحمال هائلة من درجة حرارة عاليةوضغط الغاز. لهذا السبب ، تحظى جدران الأسطوانات باهتمام متزايد في تصنيعها.

كتلة المواد

نفسي كتلة المحركقد يكون من الحديد الزهر أو الألمنيوم أو ، في حالات نادرة ، المغنيسيوم مع أنواع مختلفةالمضافات.

كتلة الحديد الزهر هي الأقوى ، وتتحمل الأحمال جيدًا وتخضع للتأثير ، ولكنها في نفس الوقت هي الأثقل.

الألومنيوم كتلة المحركخفيف الوزن ، لكن به مشاكل مع مادة جدران الأسطوانة. إذا تم استخدام مكابس من الألومنيوم في مثل هذه الأسطوانات ، فسوف "تتمسك" على الفور بجدران الأسطوانة مما يؤدي إلى حدوث تشويش في المحرك.

سيؤدي تركيب المكابس المصنوعة من الصلب أو الحديد الزهر إلى تآكل تجويف الأسطوانة بسرعة ، وسيفشل المحرك أيضًا. لذلك ، في أول كتل من سبائك الألومنيوم ، تم تركيب بطانات "رطبة" ، مصبوبة من حديد الزهر الخاص ، والتي تم غسلها من الخارج باستخدام سائل تبريد يدور عبر غلاف التبريد لكتلة الأسطوانة.

تصميم مشابهتم استخدام محركات الألمنيوم لفترة طويلة في صناعة السيارات ، حيث ميزة لا جدال فيهاكانت خفة إصلاح كتلة الاسطوانة. للقيام بذلك ، كان يكفي فقط استبدال مجموعة من الأكمام في الكتلة.

لكن مثل هذا الحل لتخطيط الكتلة كان له عيوبه. لم يكن للكتلة الصلابة المناسبة ، وكان من الصعب إجبارها وتفاعل بحساسية مع ارتفاع درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، ناقص كتل الألومنيوم شد رأس الاسطوانةيجب أن يتم تنفيذها بعناية شديدة ، حيث تم استخدام الأزرار لربط رأس الكتلة ، والتي يمكن بسهولة فكها من الكتلة أو تمزيقها بقوة مفرطة.

بعد ذلك ، أفسحت البطانات "الرطبة" الطريق للبطانات "الجافة" ، والتي تم ضغطها في جسم الكتلة ولم يكن لها اتصال مباشر مع المبرد. يوجد تصميم مماثل لكتل ​​الألمنيوم حتى يومنا هذا ويستخدم في العديد من موديلات المحركات. هذه الكتل تسمح تتحمل كتلة الاسطوانةعن طريق معالجة الجلب لحجم إصلاح المكابس.

بالإضافة إلى كتل المحرك المستقيمة والشكل V ، توجد كتل بزاوية حدبة تبلغ 180 درجة ، وهي ما يسمى بمحركات الملاكم ، والتي تمثل سيارة سوبارو تمثيلًا واضحًا لها.

لقد أدى اهتمام فولكس فاجن إلى خلق VR - كتلة أسطوانات مضمنة على شكل V ، حيث توجد الأسطوانات في وقت واحد على التوالي وتميل في نفس الوقت من محورها. المنحدر صغير للغاية ويبلغ حوالي 15 درجة.

بالمناسبة ، أعادت فولكس فاجن إحياء تطوير Lancia فقط ، والتي تم اختراعها مرة أخرى في الثلاثينيات من القرن الماضي ، ولكن بعد ذلك لم تكن هناك قاعدة تقنية كافية ومعدات مناسبة لنقل التطوير إلى مستوى تسلسلي.

قام مهندسو فولكس فاجن بترتيب كل شيء بشكل مضغوط لدرجة أنهم تمكنوا من إغلاق المحرك على شكل V برأس واحد للكتلة.

تطور آخر من فولكس فاجن هو محرك بوجاتي فيرون EB 16.4 ، حيث يتكون W16 من كتلتين على شكل V من 8 أسطوانات (4 كتل في المجموع ، 4 أسطوانات لكل منهما). إزاحة المحرك 7993 سم 3. يحتوي المحرك على 4 أعمدة كامات و 64 صمامًا وبقوة 1001 حصان. و 1250 نيوتن متر من عزم الدوران الأقصى.

مرجع. سجل تعديل Bugatti Veyron - Super Sport في صيف 2010 رقماً قياسياً عالمياً في السرعة بلغ 431 كم / ساعة.

نظرًا لتزايد قوة المحركات باستمرار ، يقوم المطورون بإدخال طرق جديدة في تصميم مجموعات المحركات. لذلك ، إذا تم تثبيت العمود المرفقي في وقت سابق في قاعدة الكتلة مع أغطية على كل مجلة رئيسية ، فقد تم استخدام تقنية توفر غطاءً مشتركًا لجميع مجلات العمود المرفقي. هذا جعل من الممكن زيادة الحمل على المحرك وزيادة صلابة تصميم الكتلة.

أيضًا ، لزيادة صلابة وقوة الهيكل في نماذج معينة من الكتل ، يتم أيضًا ربط الأغطية الرئيسية للصلب بالجانب من خلال جسم الكتلة ، لتكون بمثابة ضمان لاتصال موثوق.

كتلة الأسطوانة (BC) هي العنصر الرئيسي لأي محرك احتراق داخلي متبادل. في هذه الكتلة ، يتم عمل فتحات أسطوانية ، يتم بداخلها حرق خليط من الوقود والهواء. والنتيجة حركة المكبس في الاسطوانة وأداء عمل ميكانيكي مفيد.

كتلة الأسطوانة هي الأكثر بقدر كبير من التفصيل. راحة العناصر المكونةالمحركات والمرفقات والآليات المساعدة مثبتة على BC. وتشمل هذه رأس الاسطوانة ، مولد كهربائي، ضاغط مكيف الهواء ، التوجيه المعزز ، إلخ. يتم توصيل قابض ناقل حركة يدوي أو آلي بكتلة الأسطوانة ، بالإضافة إلى غلاف محول عزم الدوران لناقل حركة أوتوماتيكي.

اليوم ، يتم إغلاق الجزء العلوي من كتلة الأسطوانة بواسطة رأس الأسطوانة () ، و الجزء السفلييتم تغطية BC بواسطة حوض من نظام التزييت. في السابق ، كانت هناك أنواع من المحركات ذات الصمامات السفلية ، عندما كانت العناصر المثبتة اليوم في رأس الأسطوانة (عمود الكامات والصمامات وآلية الصمام) موجودة أيضًا في كتلة الأسطوانة ، وكان رأس الأسطوانة نفسه عبارة عن غطاء بسيط به فتحات لتثبيت شمعات الإشعال .

كانت مادة تصنيع كتلة الأسطوانة عبارة عن سبائك الحديد الزهر أو سبائك الألومنيوم. يتم الحصول على BC النهائي عن طريق الصب والمعالجة اللاحقة. يمكن أن تكون الأسطوانات الموجودة في كتلة الأسطوانة إما جزءًا من الصب أو تعمل كبطانات منفصلة ، والتي تسمى "الأكمام". قد تكون الأكمام المذكورة "رطبة" أو "جافة". سيعتمد هذا بشكل مباشر على ما إذا كان لديهم اتصال بسائل التبريد في قنوات تبريد المحرك.

كتلة الأسطوانة المصنوعة من الحديد الزهر أقوى بشكل ملحوظ وأكثر موثوقية ، لكن لها جاذبية نوعية كبيرة. كتلة الألومنيوم أخف بشكل ملحوظ ، لكنها تتطلب ذلك تحصين خاصالجدران الحاملة ، والبطانات من خلال تركيب بطانات خاصة مصنوعة من سبائك الحديد الزهر ، وطلاء جدران الأسطوانة بمعادن مقاومة للتآكل بطريقة كلفانية خاصة ، إلخ.

كتلة الأسطوانة تؤدي نطاقًا من ميزات إضافية، كونه الجزء الرئيسي من نظام التزييت ونظام التبريد السائل للمحركات المجهزة بمثل هذه الأنظمة. الحقيقة هي أنه في BC توجد قنوات خاصة يتم من خلالها توفير الزيت تحت الضغط إلى نقاط التزييت ، بالإضافة إلى قنوات نظام التبريد التي من خلالها يدور المبرد (المبرد) داخل كتلة الأسطوانة من خلال تجاويف غريبة. تشكل قنوات دوران المبرد "سترة تبريد".

مقالات مماثلة

إزالة الشقوق في كتلة الأسطوانة ورأس الأسطوانة. كتل ورؤوس كتل المحرك ... جدران الأسطوانات ، بالإضافة إلى تلك الأسطح التي يتناسب فيها BC ورأس الأسطوانة.

كتلة الأسطوانة هي الجزء الأساسي من المحرك. يوجد في كتلة الأسطوانة أسِرَّة للمحامل الرئيسية للعمود المرفقي ، ومحامل عمود الكامات ، بالإضافة إلى سترة تبريد تحيط بالأسطوانات وخط الزيت الرئيسي وأماكن لربط المكونات والأجهزة الأخرى. يحتوي المحرك على شكل V على صفين من الأسطوانات في الكتلة ، يقعان بزاوية ، وبالتالي ، رأسان للكتلة - للصفوف اليمنى واليسرى من الأسطوانات.

كتلة الأسطوانات للمحركات متعددة الأسطوانات مصبوب من الحديد الزهر الرمادي أو سبائك الألومنيوم كجزء كامل. كما يتم صب قطعة واحدة مع كتلة الأسطوانة و الجزء العلويعلبة المرافق للمحرك.

يمكن تصنيع الأسطوانة مباشرة في جسم الكتلة أو في شكل غلاف قابل للاستبدال مصنوع من الحديد الزهر المقاوم للأحماض ويتم تثبيته في أحزمة توجيه كتلة الأسطوانة. لتقليل التآكل على الجزء العلوي من الغلاف ، يتم تصنيع إدخالات مقاومة للاهتراء فيه.

أرز. 5. كتلة اسطوانة المحرك Moskvich-412 (أ) وغطائها السفلي (ب):

1 - دبوس لتركيب الإشعال ، 2 - غطاء قناة المياه العرضية بحشية ، 3 - الغطاء السفلي ، 4.5 - الحشيات اليمنى واليسرى للغطاء السفلي ، 6 - الغطاء العلوي لآلية توزيع الغاز ، 7 - مكان لـ تثبيت شداد السلسلة ، 8 ، 9 - حشيات الغطاء العلوي الأيمن والأيسر ، 10 - حشية بطانة الأسطوانة ، 11 - بطانة الأسطوانة ، 12 - غطاء فتحة سترة الماء ، 13 - حشية غطاء الفتحة ؛ 14 - كتلة الاسطوانة. أ - المد والجزر لوضع مضخة مياه ، ب - قناة توزيع المياه ، ج - مقبس للمبتدئين

حاجز الاسطوانةلمحركات سيارات "Moskvich" (الشكل 5) و GAZ-3102 فهو مصبوب من سبائك الألومنيوم. يتم توصيل وحدات وأجزاء المحرك بالكتلة 14 بالنسبة للجزء الأساسي أثناء التجميع. تحتوي أسطوانات الكتلة على بطانات من الحديد الزهر قابلة للاستبدال 11 يتم إدخالها في مآخذ الكتلة ويتم ضغطها من الأعلى بواسطة رأس الأسطوانة. يتم غسل الجدران الخارجية للأكمام بسائل التبريد. في الجزء السفلي ، يتم إغلاق كل جلبة في الكتلة بحشية 10 مصنوعة من النحاس الأحمر ، محصورة بين نهايات الدعم للجلبة والكتلة ، وفي الجزء العلوي - مع حشية رأس الأسطوانة مضغوطة بواسطة مستوى توجه إلى الأطراف العلوية لجميع بطانات الكتل. الاسطوانات مرتبة في صف واحد.

يوجد في الجزء السفلي من الكتلة خمسة دعامات (محامل رئيسية) للعمود المرفقي. أغطية المحامل الرئيسية المصنوعة من الحديد الزهر غير قابلة للتبديل ، كل منها يعتمد على دبابيس أنبوبية تمر عبرها المسامير ، مما يثبت أغطية المحمل بالكتلة.

يتم توصيل غلاف القابض من الألومنيوم بالطرف الخلفي لكتلة الأسطوانة. يتم تحقيق الموضع الصحيح لمبيت القابض على الكتلة ، مما يضمن محاذاة العمود المرفقي وعمود إدخال ناقل الحركة ، باستخدام مسامير أنبوبية ذات قطر كبير يتم ضغطهما في الكتلة. يتم صب قناة توزيع المياه B وفتحة من سترة التبريد في الكتلة ، ويتم إغلاقها بغطاء مختوم 12 مع حشية مانعة للتسرب 13. على نفس الجانب توجد قنوات لنظام تزييت المحرك.

يوجد في الجزء الأيسر الأمامي من الكتلة المد والجزر A لاستيعاب مضخة المياه ، وفي الجزء الخلفي الأيسر يوجد مقبس (نافذة) B للمبتدئين.

في الأطراف الأمامية للكتلة ورأس الأسطوانة ، تم تثبيت غطاءين من الألمنيوم المصبوب 3 و 6 ، يغطيان محرك سلسلة التوقيت. في الغطاء العلوي 6 من ترس التوقيت ، المرفق بالغطاء السفلي 3 وبالنهاية الأمامية لرأس الأسطوانة ، يتم تثبيت مكبس بزنبرك لشد سلسلة التوقيت.

كتلة أسطوانة محرك VAZ لسيارة Zhiguli مصنوعة من الحديد الزهر منخفض السبائك الخاص. تصنع بطانات الأسطوانة مباشرة في الكتلة. لزيادة الصلابة ، يتم خفض المستوى السفلي للكتلة بمقدار 50 مم أسفل محور العمود المرفقي. يتم توصيل أغطية المحمل الرئيسية بالكتلة بمسامير ذاتية الغلق.

علبة المرافق للمحرك MeMZ-968 (Melitopol Motor Plant) للسيارة "Zaporozhets" من نوع النفق ، مصبوبة من سبيكة المغنيسيوم. صلب الجدران الجانبيةجنبًا إلى جنب مع الحواجز المستعرضة الأمامية والخلفية والداخلية ، تمنح علبة المرافق الصلابة اللازمة. في الجزء العلوي من علبة المرافق ، يتم ثقب أربعة ثقوب ، وتقع في أزواج بزاوية 90 درجة ، حيث يتم تثبيت الأسطوانات. يتم تثبيت الأسطوانات ورؤوسها بمسامير مثبتة في علبة المرافق.

الدعم الأوسط للعمود المرفقي قابل للفصل - من نصفين ، يتم توصيله بعلبة المرافق باستخدام مسامير ملولبة رأسية. المحامل الرئيسية الأمامية والخلفية للعمود المرفقي من قطعة واحدة. يتم ضغط الجزء الخلفي مباشرة في جدار علبة المرافق ويتم تثبيته بسدادة ، ويتم الضغط على الجزء الأمامي في الدعم الأمامي ويتم تثبيته بدبوس. تصنع محامل العمود المرفقي الرئيسية من سبيكة ألومنيوم خاصة. فوق تجويف المحامل الرئيسية في الجدران الأمامية والمتوسطة والخلفية لعلبة المرافق ، يتم ثقب دعامات عمود الكامات.

رأس الأسطوانة لمحركات Moskvich-412 و VAZ و ZMZ ، المصبوب من سبائك الألومنيوم ، والمشترك في جميع الأسطوانات ، يحتوي على سترة تبريد ويتم توصيله بطبقة التزاوج العلوية للكتلة. يتم وضع حشية مانعة للتسرب من الحديد والأسبستوس بين رأس الأسطوانة والكتلة. يوجد في الرأس غرف احتراق الأسطوانات وآلية توزيع الغاز للمحرك.

أرز. 6.

1 - دبوس أنبوبي ، 2 - حشية رأس ، 3 - قابس ، 4 - حلقة إحكام ، 5 - رأس أسطوانة ، 6 - مسمار ، 7 - غسالة ، 8 - صامولة ، 9 - حشية غطاء الصمام ، 10 - غطاء صمام ، 11 - زيت قابس حشو ، 12 - برغي ، 13 - لوحة سدادة ، 14 - غطاء خلفي ، 15 - حشية غطاء خلفي

على الجانب الأيسر من رأس الأسطوانة لمحرك Moskvich-412 (الشكل 6) ، يتم تعزيز أنبوب مخرج نظام التبريد ومضخة الوقود وخط أنابيب المدخل ؛ من الجانب الأيمنيتم تثبيت خط أنابيب عادم ، يتم فوقه وضع شمعات الإشعال في منافذ منفصلة ، ومثبتة في الفتحات الملولبة لغرف الاحتراق.

يوجد أعلى الرأس غطاء 10 برقبة حشو الزيت ، والتي تغلق آلية صمام المحرك. يتم إحكام توصيل الغطاء بالرأس بحشية مطاطية صلبة 9.

أرز. 7. مخطط محرك السيارة GAZ-3102 مع اشتعال الشعلة قبل الحجرة: 1 - قناة تغذية الموقد ، 2 - قسم التمهيد للمكربن ​​، 3 - المكربن ​​، 4 - قناة مدخل ، 5 - صمام مدخل الغرفة الرئيسية ، 6 - ذراع الروك ، 7 - محور ذراع الروك ، 8 - صمام أولي ، 9 - شمعة الإشعال ، 10 - حاجز أولي ، 11 - فوهة أولية ، 12 - الغرفة الرئيسية ، 13 - قضيب ، 14 - دافع ، 15 - عمود الحدبات

في محرك السيارة GAZ-3102 ، يوفر رأس الأسطوانة طريقة الشعلة التمهيدية لإشعال خليط العمل (الشكل 7) ، بسبب تحقيق معدلات احتراق عالية و الاحتراق الفعالمخاليط قليلة الدهن. كل هذا يزيد من كفاءة المحرك ويقلل بشكل كبير من سمية غازات العادم. يتم توفير نطاق حمل التشغيل لهذا المحرك بالكامل من خلال الخلائط الخالية من الدهون ، وللحصول عليها فقط الطاقة القصوى(الفتح الكامل أو القريب من الفتح الكامل لصمامات الخانق) ، يتم إثراء تركيبة الخليط بطريقة الاشتعال الأولي.

بجانب غرفة الاحتراق الرئيسية تقع كاميرا إضافية 10 (غرفة ما قبل الغرفة) صغيرة الحجم ، متصلة بالغرفة الرئيسية بفتحتين 11 قطر صغير - فوهات. يدخل خليط العمل إلى غرفة التسخين من خلال صمام المدخل 8 من قسم جهاز التسخين في المكربن. يتم إشعال الخليط الموجود في غرفة الاحتراق بواسطة الشمعة 9 ، ويتم إخراج منتجات الاحتراق عالية النشاط لخليط غرفة الاحتراق الغنية من خلال فتحتين في غرفة الاحتراق الرئيسية على شكل مشاعل ، مما يؤدي إلى إشعال خليط العمل الهزيل الموجود هناك. هذا يحقق موثوقة وسريعة و احتراق كاملخليط العمل الهزيل في الغرفة الرئيسية.

تحتوي رؤوس الأسطوانات الخاصة بمحرك ZAZ-968 على زعانف تبريد الهواء مع زيادة نقل الحرارة ، وهي مصبوبة من سبائك الألومنيوم ، وهي قابلة للتبديل وهي شائعة في أسطوانتين. يتم ضغط البطانات المصنوعة من السيراميك والمعدن ومقاعد الصمام المصنوعة من حديد الزهر الخاص في الرأس. يتم لف البطانات الملولبة من البرونز ، والمثبتة بمسامير ، في فتحات الشموع.