Материалы для двигателя. Эксплуатационные материалы

Материалом для блока цилиндров служит серый чугун или алюминиевый сплав. Головка и поршень отливаются из алюминиевого сплава, поршень достаточно легкий и обладает хорошей теплопроводностью.

Гильзы отлиты из специального высоколегированного чугуна аустенитной структуры, который отличается повышенной износостойкостью.

В качестве материала для изготовления поршневого пальца выбирают сталь, а для большей износоустойчивости его наружную поверхность подвергают термической обработке-закалке при помощи нагрева токами высокой частоты. Поршневые кольца делают обычно из чугуна; при этом они обладают большой упругостью. Коленчатый вал изготовляют из высокопрочной стали или чугуна.

Шатун состоит из стального стержня, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. Верхняя головка шатуна надета на поршневой палец и тем самым соединена с поршнем. Обе половинки нижней головки шатуна надеты на шатунную шейку коленчатого вала и соединены между собой стяжными болтами, гайки которых после затяжки шплинтуют. Чтобы уменьшить трение между деталями и, следовательно, их износ, в верхнюю головку шатуна вставляют бронзовую втулку, а в нижнюю — тонкостенные вкладыши, являющиеся подшипниками скольжения. Внутреннюю поверхность вкладышей заливают баббитом (сплавом олова и свинца).

Маховик отливают из чугуна. На обод маховика напрессовывают зубчатый венец (изготовленный из стали), который вращается вместе с маховиком и используется при пуске двигателя от шестерни стартера.

Рассмотрим эксплуатационные материалы двигателя - топливом могут быть бензин, газ и керосин.

Основные виды топлива для автомобилей - продукты переработки нефти - бензины и дизельные топлива. Они представляют собой смеси углеводородов и присадок, предназначенных для улучшения их эксплуатационных свойств.

Бензины в силу своих физико-химических свойств применяются в двигателях с принудительным зажиганием (от искры). Более тяжелые дизельные топлива вследствие лучшей самовоспламеняемости применяются в двигателях с воспламенением от сжатия, т.е. дизелях.

Маркировка бензинов включает одну или две буквы и цифру: буква «А» - бензин автомобильный, «И» - исследовательский метод определения 04 (если нет «И» - то моторный), цифра указывает на октановое число.

Автомобильные бензины, за исключением марки АИ-98, подразделяются на виды: летний - для применения во всех районах, кроме северных и северо-восточных, в период с 1 апреля до 1 октября; в южных районах допускается применять летний вид бензина в течение всего года; зимний - для применения в течение всех сезонов в северных и северо-восточных районах; в остальных районах - с 1 октября до 1 апреля.

Дизельные двигатели в силу особенностей рабочего процесса на 25...30% экономичнее бензиновых двигателей, что и предопределило их широкое применение. В настоящие время они устанавливается на большинство грузовых автомобилей и автобусов, а также на часть легковых.

По физическому состоянию горючие газы делятся на две группы: сжатые и сжиженные. Если критическая температура углеводородов ниже обычных температур при эксплуатации автомобилей, то их применяют в сжатом виде, а если выше - то в сжиженном виде под давлением 1,5...2,0 МПа.

Преимущества СПГ перед бензинами:

• повышается срок службы моторного масла в 2,0...3,0 раза;

• увеличивается ресурс двигателя на 35...40% вследствие отсутствия нагара на деталях цилиндро-поршневой группы;

• увеличивается на 40% срок службы свечей зажигания;

• на 90% снижается выброс вредных веществ с отработавшими газами, особенно СО.

Недостатки СПГ:

• цена автомобиля возрастает примерно на 27%;

• трудоемкость ТО и ТР возрастает на 7...8;

• мощность двигателя снижается на 18...20%, время разгона увеличивается на 24...30%, максимальная скорость уменьшается на 5...6%, максимальные углы преодолеваемых подъемов уменьшаются на 30...40%, эксплуатация автомобиля с прицепом затрудняется;

• дальность поездки на одной заправке не превышает 200...250 км;

• грузоподъемность автомобиля снижается 9...14%.

С учетом достоинств и недостатков автомобилей, работающих на СПГ, определена область их рационального использования - перевозки в крупных городах и прилегающих к ним районах.

Моторные масла обеспечивают:

• снижение трения и износа трущихся деталей двигателя за счет создания на их поверхностях прочной масляной пленки;

• уплотнение зазоров в сопряжениях и, в первую очередь, деталей цилиндро-поршневой группы (ЦПГ);

• отвод тепла от трущихся деталей, удаление продуктов износа из зон трения;

• защиту рабочих поверхностей трущихся деталей от коррозии продуктами окисления масла и сгорания топлива;

• предотвращение всех видов отложений (нагары, лаки, зольные отложения).

Эксплуатационные требования к моторным маслам:

• оптимальная вязкость, определяющая надежную и экономичную работу агрегатов на всех режимах;

• хорошая смазывающая способность;

• устойчивость к испарению, вспениванию, выпадению присадок;

• отсутствие коррозии и коррозионных износов;

• малый расход масла при работе двигателя;

• большой срок службы масла до замены без ущерба для надежности двигателя;

• сохранение качества при хранении и транспортировке. Для выполнения этих требований моторные масла обладают рядом свойств, к важнейшими из которых относятся вязкостные и низкотемпературные.

От вязкости зависят режим смазки, отвод тепла от рабочих поверхностей, уплотнение зазоров, энергетические потери в двигателе, быстрота запуска двигателя и т.д.

На вязкость моторных масел существенно влияет температура. При ее снижении вязкость резко увеличивается. Так, в интервале температур от 100 до 0 °С вязкость различных масел может возрастать в 300 раз и более.

Вязкостно-температурные свойства в первую очередь определяют выбор моторного масла для конкретного типа двигателя и условий его эксплуатации. При предельно высоких рабочих температурах в двигателе вязкость масла должна быть достаточной, чтобы обеспечить надежную смазку и работу узлов трения, низкий износ деталей, эффективное уплотнение сопряжении, малый прорыв картерных газов и расход масла на угар. При отрицательных температурах масло должно иметь относительно низкую вязкость, обеспечивающую эффективный пуск двигателя, своевременную подачу масла к парам трения и т.д.

В настоящее время находят широкое применение всесезонные моторные масла, для которых при высоких температурах характерны значения вязкости летних образцов, а при отрицательных температурах - зимних.