Schema de funcționare a unui motor cu 6 cilindri. Ordinea de funcționare a cilindrilor motorului cu ardere internă

Componentele sistemului

Prezentare generală a sistemului

Componente mecanice și părți ale motorului diesel Mai întâi descris următorul motor este împărțit în trei părți mari.

• Carter
• mecanism manivelă
• Mecanism de distribuție a gazelor

Aceste trei părți sunt în interacțiune constantă. relații care au un impact semnificativ asupra proprietăților motorului:
• intervalul dintre aprinderi;
• ordinea de funcționare a cilindrilor;
• echilibrarea masei.

Interval de aprindere
Elementele mecanice ale motorului sunt împărțite în principal în trei grupe: carterul motorului, mecanismul manivelei și actuatorul supapei. Aceste trei grupuri sunt strâns interconectate și trebuie convenite reciproc. Intervalul de aprindere este unghiul de rotație al arborelui cotit între două aprinderi succesive.
În timpul unui ciclu de lucru, amestecul combustibil-aer se aprinde o dată în fiecare cilindru. Ciclul de funcționare (aspirație, compresie, cursă, evacuare) al unui motor în patru timpi durează două rotații complete ale arborelui cotit, adică unghiul de rotație este de 720 °.
Același interval între aprinderi asigură funcționarea uniformă a motorului la toate turațiile. Acest interval dintre aprinderi se obține astfel:
interval de aprindere = 720°: număr de cilindri

Exemple:

• motor cu patru cilindri: arbore cotit la 180° (KB)
• motor cu șase cilindri: 120° KB
• motor cu opt cilindri: 90° SV.

Cu cât numărul de cilindri este mai mare, cu atât intervalul dintre aprinderi este mai scurt. Cu cât intervalul dintre aprinderi este mai scurt, cu atât motorul funcționează mai uniform.
Cel puțin teoretic, deoarece la aceasta se adaugă echilibrarea masei, care depinde de proiectarea motorului și de ordinea de funcționare a cilindrilor. Pentru ca un cilindru să se aprindă, pistonul corespunzător trebuie să fie la „PMS la sfârșitul cursei de compresie”, adică supapele de admisie și de evacuare corespunzătoare trebuie să fie închise. Acest lucru poate avea loc numai atunci când arborele cotit și arborele cu came sunt poziționate corect relativ unul față de celălalt.Intervalul de aprindere este determinat de poziția relativă a șuruburilor bielei (distanța unghiulară dintre genunchi) ai arborelui cotit, adică unghiul dintre colțurile cilindrilor succesivi (ordinea de aprindere a cilindrului).La motoarele în V, unghiul de cambra trebuie să fie egal cu intervalul de aprindere pentru a obține o performanță uniformă.
Prin urmare, motoarele BMW cu opt cilindri au un unghi între bancurile de cilindri de 90°.

Ordinea de funcționare a cilindrilor
Ordinea de aprindere a cilindrilor este secvența în care are loc aprinderea în cilindrii motorului.
Ordinea de funcționare a cilindrilor este direct responsabilă de operatiune delicata motor. Se determină în funcție de proiectarea motorului, de numărul de cilindri și de intervalul dintre aprinderi.
Ordinea de ardere a cilindrilor este întotdeauna indicată începând cu primul cilindru.

Echilibrarea masei
După cum s-a descris anterior, netezimea motorului depinde de designul motorului, numărul de cilindri, ordinea de aprindere a cilindrului și intervalul de aprindere.
Influența lor poate fi ilustrată prin exemplul motorului cu șase cilindri pe care BMW îl produce ca motor în linie, deși ocupă mai mult spațiu și necesită mai multă muncă la fabricare. Diferența poate fi înțeleasă comparând echilibrarea masei a motoarelor cu șase cilindri în linie și în formă de V.
Următoarea figură arată curbele momentului de inerție pentru un motor BMW cu șase în linie, un motor V6 de 60° și un motor V6 de 90°.
Diferența este evidentă. În cazul unui motor cu șase cilindri în linie, mișcările de masă sunt echilibrate în așa măsură încât întregul motor este practic staționar. Motoarele cu șase cilindri în formă de V, dimpotrivă, au o tendință clară de mișcare, care se manifestă în funcționare neuniformă.

Parti ale corpului
Carcasele motorului preiau izolația din mediu inconjuratorși percepe diferite forțe, care apar în timpul funcționării motorului.

Părțile corpului motorului constau din părțile principale prezentate în figura următoare. Garniturile și șuruburile sunt, de asemenea, necesare pentru a îndeplini sarcinile carterului.

Sarcini principale:

• percepția forțelor care apar în timpul funcționării motorului;
• etanșarea camerelor de ardere, a baii de ulei și a mantalei de răcire;
• amplasarea mecanismului manivelei și a supapei, precum și a altor componente.

Mecanism manivelă
Mecanismul manivelă este responsabil pentru transformarea presiunii care apare în timpul arderii amestecului combustibil-aer în mișcare utilă. În acest caz, pistonul primește o accelerație rectilinie. Biela transmite această mișcare arborelui cotit, care o transformă în mișcare de rotație.

Mecanismul manivela este un grup funcțional care transformă presiunea din camera de ardere în energie cinetică. În acest caz, mișcarea alternativă a pistonului se transformă în mișcarea de rotație a arborelui cotit. Mecanismul manivela este soluția optimă în ceea ce privește puterea de lucru, coeficient acțiune utilăși fezabilitate tehnică.

Desigur, există următoarele limitări tehnice și cerințe de proiectare:

• limitarea vitezei datorată forțelor de inerție;
• inconstanța forțelor în timpul ciclului de lucru;
• apariția vibrațiilor de torsiune care creează sarcini asupra transmisiei și asupra arborelui cotit;
• interacțiunea diferitelor suprafețe de frecare.

Acționare cu supapă
Actuatorul supapei controlează schimbarea încărcăturii. În motorina modernă motoare BMW folosește numai trenul de supape finalizat cu patru supape pe cilindru. Transmiterea mișcării către supapă se realizează prin pârghia de împingere.

Motorul trebuie alimentat periodic aerul exterior, în timp ce gazele de evacuare pe care le produce trebuie să fie evacuate. În cazul unui motor în patru timpi, admisia aerului exterior și evacuarea gazelor de eșapament se numește schimbare de sarcină sau schimb de gaze. În timpul procesului de schimbare a încărcăturii, porturile de intrare și de evacuare sunt deschise și închise periodic prin intermediul supapelor de intrare și de evacuare.
Supapele de ridicare sunt folosite ca supape de admisie și evacuare. Durata și succesiunea mișcărilor supapei sunt asigurate de arborele cu came.

Proiecta
Servomotorul de supapă este format din următoarele părți:

• arbori cu came;
• elemente de transmisie (pârghii cu role ale împingătoarelor);
• supape (întreg grupul);
• compensarea jocului supapelor hidraulice (HVA), dacă este echipat;
• ghidaje supapelor cu arcuri supapelor.

Următoarea figură arată proiectarea unei chiulasă cu patru supape (motor M47) cu pârghii de punte cu role și un sistem hidraulic de compensare a jocului supapelor.

Constructii
Servomotorul de supapă este disponibil în diferite modele. Ele se disting prin următoarele caracteristici:

• numărul și dispunerea supapelor;
• numărul și locația arborilor cu came;
• metoda de transmitere a mișcării la supape;
• metoda de reglare a jocului supapelor.

Motoarele diesel BMW au astăzi exclusiv patru supape pe cilindru și doi arbori cu came în cap pentru fiecare banc de cilindri (dohc). Motoarele BMW M21 / M41 / M51 aveau doar două supape pe cilindru și un arbore cu came pentru fiecare banc de cilindri (ohc).
Transmiterea mișcării camelor arborelui cu came către supape în motoare diesel BMW este realizat de tije de împingere cu role. În acest caz, jocul necesar între came arborelui cu came și așa-numitul suport al camei (de exemplu, pârghia cu role a împingătorului) este asigurat prin mecanisme mecanice sau sistem hidraulic compensarea jocului supapelor (HVA).
Următoarea figură prezintă părțile actuatorului supapei ale motorului M57.

carter

Carterul blocului, numit și blocul cilindrilor, include cilindrii, mantaua de răcire și carterul mecanismului de antrenare. Cerințele și provocările impuse carterului sunt mari din cauza complexității motoarelor „Highttech” de astăzi.Totuși, îmbunătățirea carterului se desfășoară în același ritm, mai ales că multe sisteme noi sau îmbunătățite interacționează cu carterul.

Mai jos sunt principalele sarcini.

• Percepția forțelor și a momentelor
• Amplasarea mecanismului manivelei
• Amplasarea și conectarea cilindrilor
• Amplasarea lagărelor arborelui cotit
• Amplasarea canalelor de lichid de răcire și a sistemului de lubrifiere
• Integrarea sistemului de ventilație
• Fixarea diverselor auxiliare și atașamente
• Etanșarea cavității carterului

Aceste sarcini dau naștere la cerințe diferite și suprapuse pentru rezistența la tracțiune și compresiune, încovoiere și răsucire. În special:

• forțele de impact ale gazelor care sunt percepute de îmbinările filetate ale chiulasei și lagărelor arborelui cotit;
• forțele interne de inerție (forțe de încovoiere) rezultate din forțele de inerție în timpul rotației și oscilației;
• forțe interne de torsiune (forțe de răsucire) între cilindrii individuali;
• cuplul arborelui cotit și, ca urmare, forțele de reacție ale suporturilor motorului;
• forțe libere și momente de inerție, ca urmare a forțelor de inerție din timpul vibrațiilor, care sunt percepute de suporturile motorului.

Proiecta
Forma de bază a blocului de carter nu s-a schimbat prea mult de la începutul istoriei motoarelor. Modificările în design au vizat detalii, de exemplu, din câte părți este făcut carterul sau cum sunt realizate părțile sale individuale. Modelele pot fi clasificate în funcție de execuție:

• placa de sus;
• zona patului rulmentului principal;
• cilindrii.

Placa de sus
Placa superioară poate fi realizată în două modele diferite: închisă și deschisă. Designul afectează atât procesul de turnare, cât și rigiditatea carterului.
În versiunea închisă, placa superioară a carterului este complet închisă în jurul cilindrului.
Există găuri și canale pentru alimentarea cu ulei sub presiune, ulei de scurgere, lichid de răcire, ventilație carter și racorduri filetate ale chiulasei.
Orificiile de răcire conectează mantaua de apă care înconjoară cilindrul de mantaua de apă din chiulasă.
Acest design are dezavantaje în ceea ce privește răcirea cilindrului în zona PMS. Avantajul versiunii închise în comparație cu versiunea deschisă este o rigiditate mai mare a plăcii superioare și astfel o deformare mai mică a plăcii, o deplasare mai mică a cilindrilor și o acustică mai bună.
În designul deschis, mantaua de apă care înconjoară cilindrul este deschisă în partea de sus. Acest lucru îmbunătățește răcirea cilindrilor din partea superioară. Mai puțină rigiditate este în prezent compensată de utilizarea unei garnituri metalice pentru cap.

Fig.2 - Versiunea închisă a plăcii superioare a motorului M57TU2 Carterurile motoarelor diesel BMW sunt realizate din fontă gri. Începând cu motoarele M57TU2 și U67TU, carterul este realizat din aliaj de aluminiu de înaltă rezistență.

Motoarele diesel BMW folosesc un design cu placă închisă. Zona patului rulmentului principal
Designul zonei patului rulmentului principal este de o importanță deosebită, deoarece în acest loc sunt percepute forțele care acționează asupra rulmentului arborelui cotit.
Versiunile diferă în planul de separare a carterului și a baii de ulei și în designul capacelor rulmentului principal.
Versiuni cu plan de separare:

• flanșa baii de ulei în centrul arborelui cotit;
• flanșa baii de ulei sub centrul arborelui cotit.

Modele principale de capace de rulment:
• capace individuale ale rulmentului principal;
• integrarea într-o singură structură de cadru.

Patul de rulment principal
Patul de rulment este partea superioară a suportului arborelui cotit din carter. Paturile de rulmenți sunt întotdeauna integrate în turnarea carterului.
Numărul de paturi de rulmenți depinde de proiectarea motorului, în primul rând de numărul de cilindri și de locația acestora. Astăzi, din motive de reducere a vibrațiilor, se utilizează numărul maxim de rulmenți principali ai arborelui cotit. Numărul maxim înseamnă că există un rulment principal lângă fiecare cot al arborelui cotit.
Când motorul funcționează, gazul din cavitatea carterului este în permanență în mișcare. Mișcările pistoanelor acționează asupra gazului ca niște pompe. Pentru a reduce pierderile pentru această lucrare, multe motoare au astăzi găuri în paturile de rulmenți. Acest lucru facilitează egalizarea presiunii în întregul carter.

Planul despicat al carterului

Planul de separare al carterului și al baii de ulei formează flanșa baii de ulei. Există două modele. În primul caz, planul de separare se află în centrul arborelui cotit. Deoarece acest design este economic de fabricat, dar are dezavantaje semnificative în ceea ce privește rigiditatea și acustica, nu este utilizat la motoarele diesel BMW.
Cu al doilea design (ÎN) flanșa baii de ulei este situată sub centrul arborelui cotit. În același timp, se disting un carter cu pereți coborâți și un carter
cu partea de sus și de jos, aceasta din urmă se numește construcție cu placă de pat (DIN). Motoarele diesel BMW au carter cu pereții coborâți.

Motorul M67 folosește, de asemenea, un design de perete coborât. Acest lucru asigură o rigiditate dinamică ridicată și o acustică bună. Puntea de oțel reduce stresul asupra șuruburilor capacului rulmentului și consolidează și mai mult zona patului rulmentului principal.

Fig.6 - Conceptul grinzii de sprijin

Conceptul grinzii de sprijin
Pentru a obține o rigiditate dinamică ridicată, carterurile motoarelor diesel BMW sunt proiectate după principiul grinzii de sprijin. Cu acest design, elementele cu secțiune orizontală și verticală sunt turnate în pereții carterului. În plus, carterul are pereți coborâți care se extind până la 60 mm sub centrul arborelui cotit și se termină cu un plan pentru montarea baii de ulei.

capacul rulmentului principal
Capacele lagărelor principale sunt partea inferioară a lagărelor arborelui cotit. La fabricarea carterului, paturile și capacele rulmenților principale sunt prelucrate împreună. Prin urmare, este necesară poziția lor fixă ​​unul față de celălalt. Acest lucru se face de obicei folosind mâneci de centrare sau suprafețe realizate pe părțile laterale din paturi. Dacă carterul și capacele lagărului principal sunt fabricate din același material, capacele pot fi realizate folosind metoda split.
La separarea capacului rulmentului principal prin metoda de rupere, se formează o suprafață de rupere precisă. Această structură de suprafață centrează cu precizie capacul rulmentului principal atunci când este instalat pe pat. Nu este necesar un tratament suplimentar de suprafață.

O altă posibilitate de poziționare precisă este perforarea suprafețelor patului și a capacului rulmentului principal.
Această fixare asigură o tranziție absolut lină între pat și capacul în orificiul principal al rulmentului după reasamblare.

Fig. 8 - Ștanțarea suprafeței capacului rulmentului principal al motorului M67TU
1 capacul rulmentului principal
2 Perforarea suprafeței capacului rulmentului principal
3 Forma de împerechere a suprafeței patului portant principal
4 Patul de rulment principal

Când suprafața este ștanțată, capacul rulmentului principal primește un anumit profil. Când șuruburile capacului rulmentului principal sunt mai întâi strânse, acest profil este imprimat pe suprafața patului și asigură că nu există nicio mișcare în direcțiile transversale și longitudinale.
Capacele rulmenților principale sunt aproape întotdeauna fabricate din fontă gri. Prelucrarea generală cu un carter din aluminiu, deși solicitantă, este obișnuită astăzi pentru producția de volum mare. Combinația dintre un carter din aluminiu cu capace de lagăr principal din fontă gri oferă anumite avantaje. Coeficientul scăzut de dilatare termică a fontei cenușii limitează jocurile de funcționare ale arborelui cotit. Împreună cu rigiditatea ridicată a fontei cenușii, aceasta duce la o reducere a zgomotului în zona patului de rulment principal.

Cilindrul și pistonul formează camera de ardere. Pistonul este introdus în căptușeala cilindrului. Suprafața netedă prelucrată a căptușelii cilindrului împreună cu inelele pistonului asigură o etanșare eficientă. În plus, cilindrul degajă căldură către carter sau direct către lichidul de răcire. Designul cilindrului diferă în ceea ce privește materialul utilizat:

• construcție monometală (căptușeala cilindrului și carterul sunt realizate din același material);
• tehnologia de inserare (căptușeala cilindrului și carterul sunt realizate din diferite materiale conectate fizic);
• tehnologia de conectare (căptușeala cilindrului și carterul sunt realizate din materiale diferite, metal conectat).

Constructie monometalica
Cu un design mono-metal, cilindrul este realizat din același material ca și carterul. In primul rand, carterul din fonta gri si carterul AISi sunt fabricate dupa principiul constructiei monometalice. Calitatea necesară a suprafeței este obținută prin procesare repetată. Motoarele diesel BMW au cartere monometalice din fontă gri, ca presiune maxima la aprindere, atinge 180 bar.

Tehnologia de inserare
Materialul carterului nu îndeplinește întotdeauna cerințele pentru cilindru. Prin urmare, adesea cilindrul este realizat dintr-un alt material, de obicei în combinație cu un carter din aluminiu. Căptușele cilindrilor se disting:

1. după metoda de conectare a carterului cu manșonul

• integrat în turnare
• presat
• sertizat
• conecteaza.

2. dupa principiul de functionare in carter

• umed şi
• uscat

3. după material

• fontă gri sau
• aluminiu

Căptușele umede ale cilindrilor sunt în contact direct cu mantaua de apă, adică căptușele cilindrilor și carterul turnat formează o manta de apă. Mantaua de apă cu căptușeli uscate de cilindru este complet în carterul turnat - similar cu un design monometalic. Căptușeala cilindrului nu are contact direct cu mantaua de apă.

Fig.9 - Căptușele de cilindru uscate și umede
DAR Cilindru cu manșon uscat
ÎN Cilindru cu garnitură umedă
1 carter
2 Cilindru de linie
3 Jachetă de apă

Căptușele umede ale cilindrilor au un avantaj în ceea ce privește transferul de căldură, în timp ce căptușele uscate au un avantaj în capacitatea de producție și procesare. De regulă, costul de producție al căptușelilor cilindrilor este redus cu o cantitate mare. Căptușelile din fontă gri pentru motoarele M57TU2 și M67TU sunt tratate termic.

Tehnologia de conectare
O altă posibilitate de fabricare a unei oglinzi cilindrice, cu carter din aluminiu, este tehnologia de conectare. Și în acest caz, căptușele cilindrilor sunt introduse în timpul turnării. Bineînțeles, acest lucru se realizează folosind un proces special (de exemplu, la presiune înaltă), așa-numita lipire intermetală la carter. Astfel, oglinda cilindrului și carterul sunt inseparabile. Această tehnologie limitează utilizarea proceselor de turnare și astfel proiectarea carterului. Motoarele diesel BMW nu folosesc în prezent această tehnologie.

Prelucrarea oglinzilor cilindrice
Alezajul cilindrului este suprafața de alunecare și de etanșare pentru piston și inele de piston. Calitatea suprafeței oglinzii cilindrice este decisivă pentru formarea și distribuirea peliculei de ulei între piesele de contact. Prin urmare, rugozitatea peretelui cilindrului este în mare măsură responsabilă pentru consumul de ulei și uzura motorului. Prelucrarea finală a oglinzii cilindrice se realizează prin șlefuire. Slefuire - lustruirea suprafeței cu ajutorul mișcărilor combinate de rotație și alternativă ale sculei de tăiere. In acest fel se obtine o abatere extrem de mica a formei cilindrului si o rugozitate a suprafetei uniform redusa. Prelucrarea trebuie să fie delicată cu materialul pentru a evita ciobirea, tranzițiile inegale și bavurile.

materiale

Chiar și acum, carterul este una dintre cele mai grele părți ale întregii mașini. Și ocupă locul cel mai critic pentru dinamica condusului: locul deasupra punții față. Prin urmare, aici se încearcă să exploateze pe deplin potențialul de reducere a masei. Fonta cenușie, care a fost folosită ca material pentru carter de zeci de ani, este din ce în ce mai mult înlocuită în motoarele diesel BMW cu aliaje de aluminiu. Acest lucru permite obținerea unei reduceri semnificative a greutății. În motorul M57TU, are 22 kg.
Dar, avantajul în masă nu este singura diferență care apare la prelucrarea și utilizarea unui material diferit. Acustica, proprietățile anticorozive, cerințele de procesare a producției și volumele de servicii se schimbă, de asemenea.

Fontă cenușie
Fonta este un aliaj de fier cu mai mult de 2% carbon și mai mult de 1,5% siliciu. Fonta cenușie conține carbon în exces sub formă de grafit.
Pentru carterurile motoarelor diesel BMW a fost și este folosită fontă cu grafit lamelar, care și-a luat numele de la locația grafitului din el. Alți constituenți ai aliajului sunt manganul, sulful și fosforul în cantități foarte mici.
De la bun început, fonta a fost propusă ca material pentru blocurile de carter ale motoarelor în serie, deoarece acest material nu este scump, este pur și simplu prelucrat și are proprietățile necesare. Aliajele ușoare nu au putut îndeplini aceste cerințe mult timp. BMW folosește fontă lamelară cu grafit pentru motoarele sale datorită proprietăților sale deosebit de favorabile.
Și anume:

• conductivitate termică bună;
• proprietăți bune de rezistență;
• prelucrare simplă;
• proprietăți bune de turnare;
• amortizare foarte buna.

Amortizarea remarcabilă este unul dintre semnele distinctive ale fontei de grafit fulgi. Înseamnă capacitatea de a percepe vibrațiile și de a le amortiza datorită frecării interne. Datorită acestui fapt, vibrațiile și caracteristicile acustice ale motorului sunt îmbunătățite semnificativ.
Proprietățile bune, rezistența și prelucrarea ușoară fac ca carterul din fontă gri să fie competitiv astăzi. Datorită rezistenței lor ridicate, motoarele M pe benzină și motoarele diesel sunt fabricate și astăzi cu carter din fontă gri. Creșterea cerințelor pentru greutatea motorului autoturismîn viitor doar aliajele uşoare vor putea satisface.

Aliaje de aluminiu
Carterurile din aliaj de aluminiu sunt încă relativ noi pentru motoarele diesel BMW. Primii reprezentanți ai noii generații sunt motoarele M57TU2 și M67TU.
Densitatea aliajelor de aluminiu este de aproximativ o treime în comparație cu fonta cenușie. Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că avantajul în masă are același raport, deoarece datorită rezistenței mai mici, un astfel de carter bloc trebuie făcut mai masiv.

Alte proprietăți ale aliajelor de aluminiu:

• conductivitate termică bună;
• rezistență chimică bună;
• proprietăți bune de rezistență;
• prelucrare simplă.

Aluminiul pur nu este potrivit pentru turnarea unui carter, deoarece nu are proprietăți de rezistență suficient de bune. Spre deosebire de fonta cenușie, principalele componente de aliere sunt adăugate aici în cantități relativ mari.

Aliajele sunt împărțite în patru grupe, în funcție de aditivul de aliere predominant.
Acești aditivi:

• siliciu (Si);
• cupru (Ci);
• magneziu (Md);
• zinc (Zn).

Aliajele AlSi sunt folosite exclusiv pentru carterurile din aluminiu ale motoarelor diesel BMW. Sunt îmbunătățite cu mici adaosuri de cupru sau magneziu.
Siliciul are un efect pozitiv asupra rezistenței aliajului. Dacă componenta este mai mare de 12%, atunci se poate obține o duritate foarte mare a suprafeței prin prelucrare specială, deși tăierea va fi complicată. În regiunea de 12% au loc proprietăți de turnare remarcabile.
Adăugarea de cupru (2-4%) poate îmbunătăți proprietățile de turnare ale aliajului dacă conținutul de siliciu este mai mic de 12%.
Un mic adaos de magneziu (0,2-0,5%) crește semnificativ valorile rezistenței.
Ambele motoare diesel BMW folosesc aliaj de aluminiu AISi7MgCuO.5. Materialul a fost deja folosit de BMW pentru chiulasele motoarelor diesel.
După cum se poate observa din denumirea AISL7MgCuO.5, acest aliaj conține 7% siliciu și 0,5% cupru.
Are o rezistență dinamică ridicată. Alte proprietăți pozitive sunt proprietăți bune de turnare și ductilitate. Adevărat, nu permite obținerea unei suprafețe suficient de rezistente la uzură, care este necesară pentru oglinda cilindrului. Prin urmare, carterurile din AISI7MgCuO,5 trebuie să fie realizate cu căptușe de cilindri (vezi capitolul „Cilindri”).

Prezentare generală tabelară

informatii generale
Chiulasă asamblată determină caracteristici de performanță, cum ar fi puterea de ieșire, cuplul și emisiile, ca nicio altă grupă funcțională a motorului. Substanțe dăunătoare, consumul de combustibil și acustica. Aproape întregul mecanism de distribuție a gazului este situat în chiulasa.
În consecință, sarcinile pe care trebuie să le rezolve chiulasa sunt de asemenea extinse:

• percepția forțelor;
• amplasarea antrenării supapei;
• plasarea canalelor pentru modificarea taxei;
• plasarea bujiilor incandescente;
• plasarea duzelor;
• amplasarea canalelor de răcire și a sistemelor de lubrifiere;
• limitarea cilindrului de sus;
• disiparea căldurii către lichidul de răcire;
• fixarea echipamentelor și senzorilor auxiliare și atașate.

Următoarele sarcini decurg din sarcini:
• forțele efectelor gazelor care sunt percepute de îmbinările filetate ale chiulasei;
• cuplul arborilor cu came;
• forțele generate în lagărele arborelui cu came.

Procese de injectare
La motoarele diesel, în funcție de proiectarea și dispunerea camerei de ardere, se disting injecția directă și indirectă. Mai mult, în cazul injectării indirecte, la rândul lor, se disting o cameră-vortex și o formațiune de amestec ancestrală.

Amestecare în pre-camera

Precamera este situată în centru față de camera de ardere principală. Combustibilul de precombustie este injectat în această precamera. Arderea principală are loc cu o întârziere cunoscută la autoaprindere în camera principală. Precamera este conectată la camera principală prin mai multe orificii.
Combustibilul este injectat cu ajutorul unui injector care asigură o injecție în etape a combustibilului la o presiune de aproximativ 300 bar. Suprafata reflectorizanta din centrul camerei sparge jetul de combustibil si se amesteca cu aerul. Suprafața reflectorizantă contribuie astfel la formarea rapidă a amestecului și la fluidizarea mișcării aerului.

Dezavantajul acestei tehnologii este suprafața mare de răcire a camerei. Aerul comprimat se răcește relativ repede. Prin urmare, astfel de motoare sunt pornite fără ajutorul bujiilor incandescente, de regulă, numai la o temperatură a lichidului de răcire de cel puțin 50 ° C.
Datorită arderii în două etape (mai întâi în precamera și apoi în camera principală), arderea are loc ușor și aproape complet, cu funcționarea relativ lină a motorului. Un astfel de motor asigură emisii reduse de substanțe nocive, dar în același timp dezvoltă o putere mai mică în comparație cu un motor cu injecție directă.

Amestecare în cameră vortex
Injecția în cameră vortex, ca și cea dimensională strămoșească, este o variantă a injecției indirecte.
Camera de turbionare este proiectată sub forma unei bile și este situată separat pe marginea camerei principale de ardere. Camera de ardere principală și camera de vortex sunt conectate printr-un canal tangențial drept. Canalul drept direcționat tangențial, atunci când este comprimat, creează o turbulență puternică a aerului. Combustibil diesel este alimentat printr-o duză care asigură injecția în trepte. Presiunea de deschidere a duzei, care asigură o injecție de combustibil în etape, este de 100-150 bar. Când se injectează un nor de combustibil fin atomizat, amestecul este parțial aprins și își dezvoltă întreaga putere în camera de ardere principală. Designul camerei turbionare, precum și locația duzei și a bujiilor incandescente, sunt factori care determină calitatea arderii.
Aceasta înseamnă că arderea începe în camera de vortex sferică și se termină în camera de ardere principală. Bujiile incandescente sunt necesare pentru a porni motorul, deoarece există o suprafață mare între camera de ardere și camera de turbionare, ceea ce contribuie la răcirea rapidă a aerului de admisie.
Primul motor diesel BMW M21D24 produs în serie funcționează pe principiul amestecării camerei vortex.

injecție directă
Această tehnologie elimină separarea camerei de ardere. Aceasta înseamnă că cu injecția directă nu există nicio pregătire a amestecului de lucru în camera adiacentă. Combustibilul este injectat printr-o duză direct în camera de ardere deasupra pistonului.
Spre deosebire de injecția indirectă, se folosesc duze cu jet multiplu. Jeturile lor trebuie optimizate și adaptate la designul camerei de ardere. Datorită presiunii ridicate a jeturilor injectate, are loc arderea instantanee, ceea ce la modelele anterioare a dus la funcționarea puternică a motorului. Cu toate acestea, o astfel de ardere eliberează mai multă energie, care poate fi apoi utilizată mai eficient. Acest lucru reduce consumul de combustibil. Injecția directă necesită o presiune de injecție mai mare și, prin urmare, un sistem de injecție mai complex.
La temperaturi sub 0 °C, de regulă, nu este necesară preîncălzirea, deoarece pierderile de căldură prin pereți din cauza unei singure camere de ardere sunt considerabil mai mici decât la motoarele cu camere de ardere adiacente.

Proiecta
Designul chiulaselor s-a schimbat mult în procesul de îmbunătățire a motoarelor. Forma chiulasei depinde foarte mult de piesele pe care le include.

Practic, următorii factori influențează forma chiulasei:

• numărul și dispunerea supapelor;
• numărul și dispunerea arborilor cu came;
• poziția bujiilor incandescente;
• pozitia duzei;
• forma canalelor de modificare a încărcăturii.

O altă cerință pentru chiulasa este să fie cât mai compactă.
Forma chiulasei este determinată în primul rând de conceptul de antrenare a supapei. Pentru a asigura o putere mare a motorului, emisii reduse si un consum redus de combustibil, este necesar, daca este posibil, o schimbare eficienta si flexibila a incarcarii si un grad ridicat de umplere a cilindrilor. În trecut, s-au făcut următoarele pentru a optimiza aceste proprietăți:

• aranjamentul superior al supapelor;
• arbore cu came deasupra capului;
• 4 supape pe cilindru.

Forma specială a porturilor de intrare și de evacuare îmbunătățește, de asemenea, schimbul de încărcare. Practic, chiulasele se disting după următoarele criterii:

• numărul de piese;
• numărul de supape;
• conceptul de răcire.

În acest moment, trebuie menționat încă o dată că doar chiulasa este considerată aici ca o parte separată. Datorită complexității și dependenței puternice de părțile numite, este adesea descris ca un singur grup funcțional. Mai multe subiecte pot fi găsite în capitolele respective.

Numărul de piese
O chiulasă se numește o singură piesă atunci când constă dintr-o singură turnare mare. Piesele mici, cum ar fi capacele lagărelor arborelui cu came, nu sunt acoperite aici. Chiulele din mai multe piese sunt asamblate din mai multe piese individuale. Un exemplu obișnuit în acest sens sunt chiulasele cu elemente de fixare a arborelui cu came înșurubate. Cu toate acestea, la motoarele diesel BMW sunt folosite în prezent doar chiulasele dintr-o singură piesă.

Fig.15 - Comparație capete cu două și patru supape
DAR Chiulasă cu două supape
ÎN Chiulasă cu patru supape
1- Capac camerei de ardere
2- supape
3- Canal direct (amestecare în cameră vortex cu două supape)
4- Poziția bujiilor incandescente (4 supape)
5- pozitia duzei ( injecție directă cu patru supape)

Numărul de supape
Motoarele diesel timpurii în patru timpi aveau două supape pe cilindru. O supapă de evacuare și una de admisie. Datorită instalării unui turbocompresor cu gaze de eșapament, s-a obținut o umplere bună a cilindrilor chiar și cu 2 supape. Dar de câțiva ani încoace, toate motoarele diesel au patru supape pe cilindru. În comparație cu două supape, acest lucru are ca rezultat o suprafață totală mai mare a supapei și, prin urmare, o zonă de curgere mai bună. Patru supape pe cilindru permit, de asemenea, ca duza să fie amplasată central. Această combinație este necesară pentru a oferi o putere mare cu emisii scăzute de evacuare.
Fig. 16 - Canalul vortex și canalul de umplere al motorului M57
1- canal de ieșire
2- supape de evacuare
3- canal vortex
4- Duză
5- supape de admisie
6- Canal de umplere
7- supapă turbionară
8- bujii incandescente

În canalul de turbionare, aerul de intrare este rotit pentru o bună formare a amestecului la turații scăzute ale motorului.
Prin canalul tangențial, aerul poate curge liber în linie dreaptă în camera de ardere. Acest lucru îmbunătățește umplerea cilindrilor, în special la viteze mari. Uneori este instalată o supapă turbionară pentru a controla umplerea cilindrilor. Închide canalul tangenţial la viteze mici (volburare puternică) şi îl deschide lin la viteze mai mari (umplere bună).
Chiulasa la motoarele diesel moderne BMW include un canal de turbiune și umplere, precum și o duză situată central.

• Combinație a ambelor tipuri

La răcirea cu flux încrucișat, lichidul de răcire curge din partea fierbinte a ieșirii către partea rece a admisiei. Acest lucru are avantajul că are loc o distribuție uniformă a căldurii în toată chiulasa. În schimb, în ​​cazul răcirii cu flux longitudinal, lichidul de răcire curge de-a lungul axei chiulasei, adică din partea din față spre partea prizei de putere sau invers. Lichidul de răcire se încălzește din ce în ce mai mult pe măsură ce se deplasează de la cilindru la cilindru, ceea ce înseamnă o distribuție foarte neuniformă a căldurii. În plus, aceasta înseamnă o cădere de presiune în circuitul de răcire.
Combinația ambelor tipuri nu poate elimina dezavantajele răcirii cu flux longitudinal. Prin urmare, motoarele diesel BMW folosesc exclusiv răcirea cu flux încrucișat.

• etanșează chiulasa de sus;
• reduce zgomotul motorului;
• elimină gazele de carter din carter;
• amplasarea sistemului de separare a uleiului

• amplasarea supapei de reglare a presiunii de ventilație a carterului;
• amplasarea senzorilor;
• amplasarea orificiilor de evacuare a conductelor.

Garnitura de chiuloasa
Garnitura chiulasei (ZKD) in orice motor cu ardere interna, fie el pe benzina sau diesel, este o parte foarte importanta. Este supusă solicitărilor termice și mecanice extreme.

Funcțiile ZKD includ izolarea a patru substanțe una de cealaltă:

• arderea combustibilului în camera de ardere
• aerul atmosferic
• ulei în canalele de petrol
• lichid de răcire

Garniturile de etanșare sunt împărțite în principal în moi și metal.

Sigilii moi
Acest tip de garnituri sunt realizate din materiale moi, dar au un cadru metalic sau o placă de transport. Pe această placă, tampoanele moi sunt ținute pe ambele părți. Mânerele moi au adesea un strat de plastic aplicat pe ele. Acest design îi permite să reziste la solicitările la care sunt supuse în mod normal garniturile de chiulasă. Găurile din ZKD care duc în camera de ardere au o margine metalică din cauza sarcinilor. Acoperirile elastomerice sunt adesea folosite pentru a stabiliza pasajele de lichid de răcire și ulei.

Sigilii metalice
Garniturile metalice sunt folosite la motoarele care funcționează sub sarcini mari. Astfel de garnituri includ mai multe plăci de oțel. Principala caracteristică a garniturilor metalice este că etanșarea se realizează în principal datorită plăcilor ondulate și dopurilor situate între plăcile de oțel cu arc. Proprietățile de deformare ale ZKD îi permit, în primul rând, să se afle optim în regiunea chiulasei și, în al doilea rând, să compenseze deformarea în mare măsură datorită recuperării elastice. O astfel de recuperare elastică are loc datorită sarcinilor termice și mecanice.

Grosimea ZKD-ului necesar este determinată de proeminența coroanei pistonului față de cilindru. Decisiv este cea mai mare valoare măsurată pe toți cilindrii. Sunt disponibile trei grosimi ale garniturii chiulasei.
Diferența de grosime a lamei este determinată de grosimea lamei intermediare. Consultați TIS pentru detalii despre proiecția coroanei pistonului.

tava de ulei

Baia de ulei servește drept rezervor pentru uleiul de motor. Este realizat din aluminiu turnat sub presiune sau tablă dublă de oțel.

Remarci generale
Baia de ulei închide carterul motorului de jos. Pentru motoarele diesel BMW, flanșa baii de ulei este întotdeauna sub centrul arborelui cotit. Baia de ulei îndeplinește următoarele sarcini:

• servește drept rezervor pentru uleiul de motor și
• colectează uleiul de motor care se scurge;
• închide carterul de jos;
• este un element de întărire a motorului și uneori a cutiei de viteze;
• serveşte drept loc pentru instalarea senzorilor şi
• tub de ghidare pentru joja de ulei;
• aici este dopul de scurgere a uleiului;
• reduce zgomotul motorului.

O etanșare din oțel este instalată ca etanșare. Garniturile dopurilor care au fost instalate în trecut s-au micșorat, ceea ce poate duce la fire slăbite.
Pentru a asigura funcționarea garniturii de oțel, uleiul nu trebuie să ajungă pe suprafețele de cauciuc în timpul instalării acesteia. În anumite circumstanțe, etanșarea poate aluneca de pe suprafața de etanșare. Prin urmare, suprafețele flanșelor trebuie curățate imediat înainte de instalare. În plus, trebuie să vă asigurați că uleiul nu picura din motor și nu ajunge pe suprafețele flanșei și pe garnitură.

ventilatie carter

În timpul funcționării, în cavitatea carterului se formează gaze parterre, care trebuie îndepărtate pentru a preveni infiltrarea uleiului în locurile suprafețelor etanșe sub acțiunea presiunii excesive. Conectarea la o conductă de aer curat, care are o presiune mai mică, oprește ventilația. La motoarele moderne, sistemul de ventilație este controlat de o supapă de control al presiunii. Separatorul de ulei curăță gazele din carter de ulei și se întoarce prin conducta de evacuare în baia de ulei.

Remarci generale
Când motorul funcționează, gazele din carter intră în carter din cilindru din cauza diferenței de presiune.
Gazele de evacuare conțin combustibil nears și toate componentele gazelor de eșapament. În cavitatea carterului se amestecă cu ulei de motor, care este prezent acolo sub formă de ceață de ulei.
Cantitatea de gaze din carter depinde de sarcină. În cavitatea carterului apare o presiune în exces, care depinde de mișcarea pistonului și de viteza arborelui cotit. Această suprapresiune se acumulează în toate cavitățile asociate cu cavitatea carterului (de exemplu linia de scurgere a uleiului, carcasa de distribuție etc.) și poate duce la scurgeri de ulei la garnituri.
Pentru a preveni acest lucru, a fost dezvoltat un sistem de ventilație a carterului. La început, gazele de carter amestecate cu uleiul de motor erau pur și simplu aruncate în atmosferă. Din motive de mediu, sistemele de ventilare a carterului au fost folosite de mult timp.
Sistemul de ventilație al carterului deviază gazele din carter separate din uleiul de motor în galeria de admisie și picăturile de ulei de motor prin conducta de scurgere a uleiului în baia de ulei. În plus, sistemul de ventilație al carterului asigură că nu se acumulează presiune în exces în carter.

Ventilatie nereglata carterului
În cazul ventilației nereglate a carterului, gazele de carter amestecate cu ulei sunt evacuate prin vid la cele mai mari turații ale motorului. Acest vid este creat atunci când este conectat la priză. De acolo, amestecul intră în separatorul de ulei. Există o separare a gazelor de carter și a uleiului de motor.
La motoarele diesel BMW cu ventilație nereglabilă a carterului, separarea se realizează folosind o plasă de sârmă. Gazele de carter „curățate” sunt evacuate în galeria de admisie a motorului în timp ce uleiul de motor revine în baia de ulei (etanșări de ulei arborele cotit, garnitură de flanșă a baionului de ulei etc.) Aerul nefiltrat intră în motor, ducând la îmbătrânirea uleiului și formarea de nămol.

Ventilatie reglabila a carterului
Motorul M51TU a fost primul motor diesel BMW care a prevăzut un sistem variabil de ventilație a carterului.
Motoarele diesel BMW cu ventilație variabilă a carterului pentru separarea uleiului pot fi echipate cu un separator de ulei ciclonic, labirint sau cu plasă.
În cazul ventilației controlate a carterului, cavitatea carterului este conectată la conducta de aer curat după filtru de aer prin următoarele componente:

• conductă de ventilație;
• camera de calmare;
• canal de gaz al carterului;
• separator de ulei;
• supapă de reglare a presiunii.

Fig. 23 - separatorul de ulei al motorului M47
1- Gaze brute de carter
2- Separator de ulei ciclon
3- Separator de ulei net
4- Supapă de reglare a presiunii
5- Filtru de aer
6- Canal pentru curățarea conductei de aer
7- Furtun pentru curățarea conductei de aer
8- Conducta de aer curata

Există un vid în conducta de aer curat din cauza funcționării turbocompresorului cu gaze de eșapament.
Sub influența diferenței de presiune față de carter, gazele carterului intră în chiulasă și ajung mai întâi în camera de oprire de acolo.
Camera de calmare servește pentru a se asigura că uleiul pulverizat, de exemplu, arbori cu came a intrat în sistemul de ventilație al carterului. Dacă separarea uleiului se realizează folosind un labirint, sarcina camerei de calmare este de a elimina fluctuațiile gazelor din carter. Acest lucru va preveni excitarea membranei în supapa de control al presiunii. Pentru motoarele cu separator de ulei cu ciclon, aceste fluctuații sunt destul de acceptabile, deoarece acest lucru crește eficiența separării uleiului. Gazul este apoi depus într-un separator de ulei ciclon. Prin urmare, aici camera de calmare are un design diferit decât în ​​cazul separării uleiului labirint.
Gazele de carter intră în separatorul de ulei prin conducta de alimentare, unde uleiul de motor este separat. Uleiul de motor separat curge înapoi în baia de ulei. Gazele de scurgere curățate sunt introduse în mod constant printr-o supapă de control al presiunii în conducta de aer curat din amonte de turbocompresorul gazelor de eșapament.Motoarele diesel moderne BMW sunt echipate cu separatoare de ulei cu 2 componente. În primul rând, separarea preliminară a uleiului este efectuată folosind un separator de ulei cu ciclon, iar apoi separarea finală a uleiului este efectuată în următorul separator de ulei cu grilă. Aproape toate motoarele diesel moderne BMW au ambele separatoare de ulei în aceeași carcasă. Excepție este motorul M67. Aici, separarea uleiului este efectuată și de separatoarele de ulei de tip ciclon și grilă, dar acestea nu sunt combinate într-o singură unitate. Separarea preliminară a uleiului are loc în chiulasa (aluminiu), iar separarea finală a uleiului prin intermediul unui separator de ulei cu plasă are loc într-o carcasă separată din plastic.

Procesul de ajustare
Când motorul nu funcționează, supapa de control al presiunii este deschisă (starea DAR). Presiunea ambientală acționează pe ambele părți ale diafragmei, adică diafragma este complet deschisă sub acțiunea unui arc.
La pornirea motorului, se formează vid în timpul galeria de admisie iar supapa de reglare a presiunii se închide (starea ÎN). Această stare este întotdeauna menținută la ralanti sau la deplasare în rulare, deoarece în acest caz nu există gaze de carter. Partea interioară a membranei este astfel supusă unui vid relativ mare (față de presiunea ambientală). În acest caz, presiunea ambientală, care acționează pe partea exterioară a diafragmei, închide supapa împotriva forței arcului. Când arborele cotit este încărcat și rotit, apar gazele de carter. gaze de carter ( 8 ) reduc vidul relativ care actioneaza asupra membranei. Ca rezultat, arcul poate deschide supapa și gazele din carter scapă. Supapa rămâne deschisă până când se stabilește un echilibru între presiunea ambientală și vidul din carter plus forța arcului (starea DIN). Cu cât se eliberează mai multe gaze din carter, cu atât devine mai mic vidul relativ care acționează pe interiorul membranei și cu atât se deschide mai mult supapa de control al presiunii. Aceasta menține un anumit vid în carter (aprox. 15 mbar).

Separarea uleiului

Pentru a elibera gazele de carter din uleiul de motor, se folosesc diferite separatoare de ulei în funcție de tipul de motor.

• Separator de ulei ciclon
• Separator de ulei labirint
• Separator de ulei net

Când separator de ulei ciclon Gazele de carter sunt direcționate într-o cameră cilindrică astfel încât să se rotească acolo. Sub influența forței centrifuge, uleiul greu este stors din gaz spre exterior pe pereții cilindrului. De acolo, se poate scurge prin conducta de scurgere a uleiului în baia de ulei. Separatorul de ulei ciclon este foarte eficient. Dar necesită mult spațiu.
ÎN separator de ulei labirint Gazele din carter sunt trecute printr-un labirint de pereți despărțitori din plastic. Un astfel de separator de ulei este situat în carcasa din capacul chiulasei. Uleiul rămâne pe deflectoare și se poate scurge în chiulasă prin găuri speciale și de acolo înapoi în baia de ulei.
Separator de ulei net capabil să filtreze chiar și cele mai mici picături. Miezul filtrului cu plasă este un material fibros. Cu toate acestea, fibrele subțiri nețesute cu un conținut ridicat de negru de fum sunt predispuse la murdărirea rapidă a porilor. Prin urmare, sita separatorului de ulei are o durată de viață limitată și trebuie înlocuită ca parte a întreținerii.

Arborele cotit cu rulmenti

Arborele cotit transformă mișcarea liniară a pistonului în mișcare de rotație. Sarcinile care actioneaza asupra arborelui cotit sunt foarte mari si extrem de complexe. Arborii cotiți sunt turnați sau forjați pentru funcționare la sarcini crescute. Arborii cotiți sunt montați cu lagăre de alunecare, în care este alimentat ulei. în timp ce un rulment ghidează în direcția axială.

informatii generale
Arborele cotit transformă mișcarea liniară (alternativă) a pistoanelor în mișcare de rotație. Forțele sunt transmise prin biele la arborele cotit și transformate în cuplu. În acest caz, arborele cotit se sprijină pe rulmenții principali.

În plus, arborele cotit îndeplinește următoarele sarcini:

• antrenarea echipamentelor auxiliare și atașate prin intermediul curelelor;
• acţionarea supapei;
• adesea o acționare a pompei de ulei;
• în unele cazuri, antrenarea arborilor de echilibrare.

Sub acțiunea forțelor care se schimbă în timp și direcție, cuplurile și momentele de încovoiere, precum și vibrațiile excitate, apare o sarcină. Astfel de sarcini complexe impun cerințe foarte mari asupra arborelui cotit.
Durata de viață a arborelui cotit depinde de următorii factori:

• Rezistență la îndoit ( puncte slabe sunt tranziții între scaune lagărele și obrajii arborelui);
• rezistența la torsiune (de obicei este redusă prin găurile de lubrifiere);
• rezistență la vibrații de torsiune (acest lucru afectează nu numai rigiditatea, ci și zgomotul);
• rezistenta la uzura (la suporturi);
• uzura simeringurilor (pierderea uleiului de motor din cauza scurgerilor).

Proiecta
Arborele cotit este format dintr-o singură piesă, turnată sau forjată, care este împărțită într-un număr mare de secțiuni diferite. Lagărele principale se potrivesc în rulmenții din carter.
Prin așa-zișii obraji (sau uneori cercei), la arborele cotit se leagă mașinile bielei. Această parte cu gâtul și obrajii bielei se numește genunchi. Motoarele diesel BMW au un lagăr principal al arborelui cotit lângă fiecare buton. La motoarele în linie, o biela este conectată la fiecare buton prin intermediul unui rulment și două în motoarele în formă de V. Aceasta înseamnă că arborele cotit al unui motor cu 6 cilindri în linie are șapte fuseli de rulmenți principale. Rulmenții principali sunt numerotați consecutiv din față în spate.
Distanța dintre pivotul bielei și axa arborelui cotit determină cursa pistonului. Unghiul dintre suporturile bielei determină intervalul dintre aprinderi în cilindri individuali. Pentru două rotații complete ale arborelui cotit sau 720 ° în fiecare cilindru, are loc o aprindere.
Acest unghi, care se numește distanța dintre butoanele manivelelor sau unghiul dintre genunchi, se calculează în funcție de numărul de cilindri, de design (motor în formă de V sau în linie) și de ordinea de funcționare a cilindrilor. Scopul aici este de a porni motorul lin și uniform. De exemplu, în cazul unui motor cu 6 cilindri, obținem următorul calcul. Un unghi de 720° împărțit la 6 cilindri are ca rezultat o distanță a butoanelor sau un interval de tragere de 120° a arborelui cotit.
Există găuri de ulei în arborele cotit. Ei alimentează cu ulei rulmenții bielei. Aceștia merg de la colțurile lagărelor principale la fusele bielei și sunt conectate prin paturile de rulmenți la circuitul uleiului de motor.
Contragreutățile formează o masă simetrică față de axa arborelui cotit și contribuie astfel la funcționarea uniformă a motorului. Sunt realizate în așa fel încât, împreună cu forțele de inerție de rotație, compensează și o parte din forțele de inerție ale mișcării alternative.
Fără contragreutăți, arborele cotit ar fi grav deformat, ceea ce ar duce la dezechilibru și funcționare neuniformă, precum și la solicitări mari în secțiunile periculoase ale arborelui cotit.
Numărul de contragreutăți este diferit. Din punct de vedere istoric, majoritatea arborii cotit avea două contragreutăți, simetric la stânga și la dreapta manetei. Motoarele cu opt cilindri în formă de V, cum ar fi M67, au șase contragreutăți identice.
Pentru a reduce greutatea, arborii cotiți pot fi scobiți în zona lagărelor principale din mijloc. În cazul arborilor cotit forjați, acest lucru se realizează prin găurire.

Fabricație și proprietăți
Arborii cotiți sunt fie turnați, fie forjați. Motoarele cu cuplu mare sunt echipate cu arbori cotiți forjați.

Avantajele arborilor cotit turnați față de cei forjați:

• arborii cotiți turnați sunt semnificativ mai ieftini;
• materialele de turnare se pretează foarte bine la tratarea suprafeței pentru a crește rezistența la vibrații;
• arborii cotiți turnați în aceeași versiune au o greutate mai mică de cca. pe 10 %;
• arborii cotiți turnați sunt mai bine prelucrați;
• obrajii arborelui cotit de obicei nu pot fi prelucrați.

Avantajele arborilor cotit forjați față de cei turnați:

• arborii cotit forjați sunt mai rigidi și au o rezistență mai bună la vibrații;
• în combinație cu un carter din aluminiu, transmisia ar trebui să fie cât mai rigidă posibil, deoarece carterul în sine are o rigiditate scăzută;
• arborii cotiți forjați au o uzură redusă a lagărelor.

Avantajele arborilor cotit forjați pot fi compensate de arbori turnați cu:

• diametru mai mare în zona de rulment;
• sisteme scumpe amortizarea vibrațiilor;
• design foarte rigid al carterului.

Rulmenți

După cum sa menționat deja, arborele cotit al unui motor diesel BMW este montat în rulmenți pe ambele părți ale pivotului. Acești rulmenți principali țin arborele cotit în carter. Partea încărcată este în capacul rulmentului. Aici se percepe forța generată în timpul procesului de ardere.
Rulmenții principali cu uzură redusă sunt necesari pentru funcționarea fiabilă a motorului. Prin urmare, se folosesc carcase de rulment, a căror suprafață de alunecare este acoperită cu materiale speciale pentru rulmenți. Suprafața de alunecare este în interior, adică carcasele rulmentului nu se rotesc cu arborele, ci sunt fixate în carter.
Uzura redusă este asigurată dacă suprafețele de alunecare sunt separate printr-o peliculă subțire de ulei. Aceasta înseamnă că trebuie asigurată o alimentare suficientă cu ulei. Acest lucru se realizează în mod ideal din partea descărcată, adică în acest caz din partea patului de rulment principal. Ungerea cu ulei de motor are loc prin orificiul de lubrifiere. Canelură circulară (în direcție radială) îmbunătățește distribuția uleiului. Cu toate acestea, reduce suprafața de alunecare și astfel crește presiunea efectivă. Mai exact, rulmentul este împărțit în două jumătăți cu o capacitate portantă mai mică. Prin urmare, canelurile de ulei se găsesc de obicei doar în zona descărcată. Uleiul de motor răcește și rulmentul.

Rulmenți cu inserție cu trei straturi
Rulmenții principali ai arborelui cotit, care sunt supuși unor cerințe ridicate, sunt adesea proiectați ca rulmenți cu o inserție cu trei straturi. În plus, un strat de babbitt este aplicat galvanic pe acoperirea lagărului metalic (de exemplu, plumb sau bronz aluminiu) pe bucșa de oțel. Acest lucru oferă o îmbunătățire a proprietăților dinamice. Rezistența unui astfel de strat este mai mare, cu atât stratul este mai subțire. Grosimea babbittului este de aprox. 0,02 mm, grosimea bazei metalice a rulmentului este cuprinsă între 0,4 și 1 mm.

Rulmenți acoperiți
Un alt tip de rulment al arborelui cotit este rulmentul acoperit. Acesta este un rulment cu o carcasă cu trei straturi cu un strat pulverizat pe suprafața de alunecare care poate rezista la sarcini foarte mari. Astfel de rulmenți sunt utilizați la motoarele cu încărcare mare.
Rulmenții acoperiți sunt foarte duri datorită proprietăților lor materiale. Prin urmare, astfel de rulmenți sunt utilizați de obicei în locurile în care au loc cele mai grele sarcini. Aceasta înseamnă că rulmenții acoperiți sunt montați doar pe o parte (partea de presiune). Pe partea opusă se instalează întotdeauna un rulment mai moale, și anume un rulment cu căptușeală cu trei straturi. Materialul mai moale al unui astfel de rulment este capabil să absoarbă particulele de murdărie din piesă. Acest lucru este extrem de important pentru a preveni deteriorarea acestuia.
Aspirarea separă cele mai mici particule. Cu ajutorul câmpurilor electromagnetice, aceste particule sunt aplicate pe suprafața de alunecare a unui rulment cu o inserție cu trei straturi. Acest proces se numește pulverizare. Stratul de alunecare pulverizat este caracterizat de o distribuție optimă a componentelor individuale.
Rulmenții acoperiți în zona arborelui cotit sunt instalați în motoarele diesel BMW cu putere maximă și în versiunile TOP.

Manipularea atentă a carcasei rulmentului este esențială, deoarece stratul metalic foarte subțire al rulmentului nu poate compensa deformarea plastică.
Rulmenții acoperiți pot fi identificați prin „S” în relief pe spatele capacului rulmentului.
Rulment axial
Arborele cotit are un singur rulment axial, care este adesea denumit lagăr de centrare sau axial. Rulmentul ține arborele cotit pe direcția axială și trebuie să absoarbă forțele care acționează pe direcția longitudinală. Aceste forțe sunt generate de:

• roți dințate cu dinți oblici pentru a antrena pompa de ulei;
• controlul ambreiajului;
• accelerația mașinii.

Rulmentul axial poate fi sub forma unui lagăr de umăr sau a unui rulment compus cu șaibe axiale.
Rulmentul axial cu umăr are 2 suprafețe de rezemare pentru arborele cotit și se sprijină pe patul de rulment principal din carter. Un rulment cu flanșă este o jumătate de rulment dintr-o singură piesă, cu o suprafață plană perpendiculară sau paralelă pe axă. La motoarele anterioare, a fost instalată doar jumătate din rulmentul cu flanșă. Arborele cotit avea un rulment axial de numai 180°.
Rulmenții compoziți sunt formați din mai multe părți. Cu această tehnologie, un semi-inel de tracțiune este instalat pe ambele părți. Acestea asigură o conexiune stabilă și liberă la arborele cotit. Datorită acestui fapt, inelele de împingere sunt mobile și se potrivesc uniform, ceea ce reduce uzura. La motoarele diesel moderne, două jumătăți ale unui rulment compozit sunt instalate pentru a ghida arborele cotit. Drept urmare, arborele cotit este susținut de 360°, ceea ce asigură o rezistență foarte bună la mișcarea axială.
Este important ca lubrifierea cu ulei de motor să fie asigurată. Defecțiunea rulmentului de tracțiune este de obicei cauzată de supraîncălzire.
Un rulment axial uzat începe să facă zgomot, în primul rând în zona amortizorului de vibrații de torsiune. Un alt simptom poate fi o defecțiune a senzorului arborelui cotit, care în mașinile cu transmisie automată Treapta de viteză se manifestă prin șocuri puternice la schimbarea vitezelor.

Biele cu rulmenți Informații generale
Biela din mecanismul manivelei conectează pistonul la arborele cotit. Acesta transformă mișcarea liniară a pistonului în mișcarea de rotație a arborelui cotit. În plus, transferă forțele care decurg din arderea combustibilului și care acționează asupra pistonului de la piston la arborele cotit. Deoarece este o piesă care suferă accelerații foarte mari, masa sa are un impact direct asupra puterii și netezimii motorului. Prin urmare, la crearea celor mai confortabile motoare care rulează, se acordă o mare importanță optimizării masei bielelor. Biela suferă forțe de la gaze din camera de ardere și mase inerțiale (inclusiv propriile sale). Biela este supusă unor sarcini variabile de compresie și tensiune. În mare viteză motoare pe benzină sarcinile de tracțiune sunt decisive. În plus, din cauza abaterilor laterale ale bielei, forța centrifugă, care provoacă îndoire.

Caracteristicile bielelor sunt:

• Motoare M47 / M57 / M67: părțile lagărelor de pe biela sunt realizate sub formă de rulmenți acoperiți;
• Motor M57: biela este aceeași cu cea a motorului M47, material C45 V85;
• Motor M67: biela trapezoidală cu cap inferior realizat prin rupere, material C70;
• M67TU: Grosimea carcasei rulmentului bielei a crescut la 2 mm. Șuruburile bielei sunt instalate pentru prima dată cu material de etanșare.

Biela transmite forța și presiunea de la piston la arborele cotit. Bielele de astăzi sunt din oțel forjat, iar conectorul de pe capul mare este realizat prin rupere. Ruperea, printre altele, are avantajele că planurile de rupere nu necesită prelucrare suplimentară și ambele părți sunt poziționate precis una față de cealaltă.

Proiecta
Biela are două capete. Prin capul mic, biela este conectată la piston folosind un bolt de piston. Datorită devierii laterale a bielei în timpul rotației arborelui cotit, aceasta trebuie să se poată roti în piston. Acest lucru se face folosind un lagăr alunecat. Pentru a face acest lucru, un manșon este presat în capul mic al bielei.
Prin orificiul din acest capăt al bielei (pe partea pistonului), uleiul este alimentat la rulment. Pe partea laterală a arborelui cotit este un cap mare de biela despicat. Capul mare de biela se desparte astfel încât biela poate fi conectată la arborele cotit. Funcționarea acestui ansamblu este asigurată de un lagăr alunecat. Lagărul de alunecare este format din două bucșe. Un orificiu de ulei din arborele cotit alimentează rulmentul cu ulei de motor.
Următoarele ilustrații arată geometria tijei bielelor divizate drepte și oblice. Bielele cu conector oblic sunt utilizate în principal la motoarele în formă de V.
Motoarele în formă de V, din cauza sarcinilor mari, au un diametru mare al fuselor de biele. Conectorul oblic vă permite să faceți carterul mai compact, deoarece atunci când arborele cotit se rotește, descrie o curbă mai mică în partea de jos.

Biela trapezoidală
In cazul unei biele trapezoidale, capul mic in sectiune transversala are forma unui trapez. Aceasta înseamnă că biela devine mai subțire de la bază, adiacentă tijei bielei, până la capătul de la capul mic al bielei. Acest lucru reduce și mai mult greutatea, deoarece materialul este economisit pe partea „descărcată”, în timp ce întreaga lățime a rulmentului este menținută pe partea încărcată. De asemenea, reduce distanța dintre boturi, ceea ce la rândul său reduce deformarea bolțului pistonului. .Un alt avantaj este absența a unui orificiu de ulei în capătul mic al bielei, deoarece uleiul pătrunde prin peretele lateral teșit al lagărului de alunecare. Din cauza absenței unui orificiu, efectul său negativ asupra rezistenței este eliminat, ceea ce permite realizarea bielei. și mai subțire în acest loc. Astfel, nu numai că economisește greutatea, dar are ca rezultat și un câștig în spațiul pistonului.

Fabricație și proprietăți
Blank-ul tijei poate fi realizat în diferite moduri.

ștanțare la cald
Materialul de pornire pentru fabricarea semifabricatului bielei este o tijă de oțel, care este încălzită la cca. până la 1250-1300 "C. Laminarea redistribuie masele către capete de biele. Când forma principală se formează în timpul ștanțarii, se formează o fulgerare din cauza excesului de material, care este apoi îndepărtat. proprietățile de ștanțare sunt îmbunătățite prin tratament termic.

Casting
La turnarea bielelor, se folosește un model din plastic sau metal. Acest model este format din două jumătăți care formează împreună o biela. Fiecare jumătate este turnată în nisip, astfel încât jumătățile inverse sunt produse în mod corespunzător. Dacă le conectați acum, obțineți o matriță pentru turnarea unei biele. Pentru o mai mare eficiență, multe biele sunt turnate una lângă alta într-o matriță. Forma se umple cu fier lichid, care apoi se răcește încet.

Tratament
Indiferent de modul în care au fost realizate semifabricatele, acestea sunt prelucrate la dimensiunile lor finale.
Pentru a asigura funcționarea fără probleme a motorului, bielele trebuie să aibă o masă specificată într-un interval de toleranță îngust. Anterior, pentru aceasta au fost stabilite dimensiuni suplimentare de prelucrare, care au fost apoi frezate dacă era necesar.Cu metodele moderne de fabricație, parametrii tehnologici sunt controlați atât de precis încât să permită producerea de biele în limite acceptabile de greutate.
Sunt prelucrate doar suprafețele de capăt ale capetelor mari și mici și ale capetelor de biele în sine. Dacă conectarea capului bielei se realizează prin tăiere, atunci suprafețele conexiunii trebuie prelucrate suplimentar. Suprafața interioară a capului mare de biela este apoi găurită și șlefuită.

Conector de fractură
În acest caz, capul mare este divizat ca urmare a unei pauze. În acest caz, locația specificată a defecțiunii este marcată prin perforare, broșare sau cu ajutorul unui laser. Apoi, capul bielei este prins pe un dorn special din două piese și separat prin apăsarea unei pane.
Acest lucru necesită un material care se rupe fără a fi întins prea mult în prealabil (deformare La spargerea capacului bielei, atât în ​​cazul unei biele din oțel, cât și în cazul unei biele din materiale pulverulente, se formează o suprafață de rupere. Această suprafață. structura centrează cu precizie capacul rulmentului principal în timpul instalării pe biela.
Fractura are avantajul că nu este necesară nicio prelucrare ulterioară a suprafeței de despărțire. Ambele jumătăți se potrivesc exact. Nu este necesară poziționarea cu manșoane de centrare sau șuruburi. Dacă capacul bielei este inversat sau instalat pe cealaltă tijă a bielei, structura de rupere a ambelor părți este distrusă și capacul nu este centrat. În acest caz, este necesar să înlocuiți întreaga biela cu una nouă.

Prindere cu filet

Fixarea filetată a bielei necesită o abordare specială, deoarece este supusă la sarcini foarte mari.
Elementele de fixare filetate ale bielelor sunt supuse unor sarcini în schimbare foarte rapidă în timpul rotației arborelui cotit. Deoarece biela și șuruburile sale de fixare sunt părți mobile ale motorului, greutatea lor ar trebui să fie minimă. În plus, spațiul limitat necesită un dispozitiv de fixare compact cu filet. Acest lucru are ca rezultat o sarcină foarte mare asupra prinderii filetate a bielei, ceea ce necesită o manipulare deosebit de atentă.
Consultați TIS și ETC pentru detalii despre filetele bielei, cum ar fi filetele, ordinea de strângere etc.
La instalare set nou de biele:
șuruburile bielei pot fi strânse o singură dată la instalarea bielei pentru a verifica jocul lagărului și apoi la instalarea finală. Deoarece șuruburile bielei au fost deja strânse de trei ori în timpul prelucrării bielei, acestea au atins deja rezistența maximă la tracțiune.
Dacă bielele sunt refolosite și numai șuruburile bielei sunt înlocuite: șuruburile bielei trebuie strânse din nou după verificarea jocurilor lagărelor, slăbite din nou și strânse a treia oară până ating rezistența maximă la tracțiune.
Dacă șuruburile bielei au fost strânse de cel puțin trei ori sau de mai mult de cinci ori, motorul va fi deteriorat.

Piston cu inele si bolt piston

Pistoanele transformă presiunea gazului generată în timpul arderii în mișcare.Forma capului pistonului este decisivă pentru formarea amestecului. Segurile de piston asigură o etanșare completă a camerei de ardere și reglează grosimea peliculei de ulei de pe peretele cilindrului.
informatii generale
Pistonul este prima verigă din lanțul de piese care transmit puterea motorului. Sarcina pistonului este de a absorbi forțele de presiune generate în timpul arderii și de a le transfera prin bolțul pistonului și biela către arborele cotit. Adică transformă energia termică a arderii în energie mecanică. În plus, pistonul trebuie să antreneze capul superior al bielei. Pistonul, împreună cu segmentele pistonului, trebuie să prevină emisia de gaze din camera de ardere și consumul de ulei și să facă acest lucru în mod fiabil și în toate modurile de funcționare a motorului. Uleiul prezent pe suprafețele de contact ajută la etanșare. Pistoanele motoarelor diesel BMW sunt fabricate exclusiv din aliaje aluminiu-siliciu. Sunt instalate așa-numitele pistoane autotermale cu fustă completă, în care benzile de oțel incluse în turnare servesc la reducerea golurilor de instalare și la reglarea cantității de căldură generată de motor. Pentru a potrivi materialul cu pereții cilindrilor din fontă gri, se aplică un strat de grafit pe suprafața mantalei pistonului (metoda de frecare semi-fluid), datorită căruia frecarea este redusă și caracteristicile acustice sunt îmbunătățite.

Ca parte a mecanismului manivelei, pistonul suferă sarcini:

• forțele de presiune ale gazelor formate în timpul arderii;
• piese inerțiale mobile;
• forțe de alunecare laterală;
• moment în centrul de greutate al pistonului, care este cauzat de locația știftului pistonului cu o decalare față de centru.

Forțele de inerție ale pieselor mobile alternative apar din cauza mișcării pistonului însuși, a segmentelor de piston, a știftului pistonului și a pieselor de biela. Forțele inerțiale cresc într-o dependență pătratică de viteza de rotație. Prin urmare, la motoarele de mare viteză, masa scăzută a pistoanelor împreună cu inele și bolțurile pistonului este foarte importantă. La motoarele diesel, coroanele pistonului sunt supuse la o sarcină deosebit de mare datorită presiunii de aprindere de până la 180 bar.
Deformarea bielei creează o sarcină laterală pe piston perpendicular pe axa cilindrului. Aceasta acționează în așa fel încât pistonul, respectiv, după inferior sau top mort punctul este presat de pe o parte a peretelui cilindrului pe cealaltă. Acest comportament se numește o schimbare de potrivire sau o schimbare de latură. Pentru a reduce zgomotul și uzura pistonului, știftul pistonului este adesea decalat față de centru cu cca. 1-2 mm (non-axial), se creează un moment care optimizează comportamentul pistonului la schimbarea potrivirii.

Proiecta

Pistonul are următoarele zone principale:

• fundul pistonului;
• curea cu segment de piston cu canal de răcire;
• fusta piston;
• boss piston.

Motoarele diesel BMW au o cavitate a camerei de ardere în coroana pistonului. Forma cavității este determinată de procesul de ardere și de poziția supapelor. Zona curelei inelului pistonului este partea inferioară a așa-numitei curele de tragere, între coroana pistonului și prima inel de piston, precum și jumperul dintre al 2-lea inel de piston și inelul de raclere a uleiului.