エンジンのクランク機構のしくみ

ページ内容

歴史
KShM のコンポーネント
KShMの修正部分
KShMの可動部分

エンジンのクランク機構は、ピストンの往復運動 (燃料混合物の燃焼エネルギーによる) をクランクシャフトの回転に変換し、またその逆も行います。これは内燃エンジンの基礎を形成する技術的に複雑な機構です。この記事では、KShMの操作のデバイスと機能について詳しく検討します。

歴史

クランクが使用された最初の証拠は、紀元後 3 世紀にローマ帝国と紀元 6 世紀のビザンチウムで発見されました。完璧な例は、クランクシャフトを使用するヒエラポリスの製材所です。現在のスイスにあるローマの都市アウグスタ・ラウリカで金属製のクランクが発見された。いずれにしても、ジェームズ・パッカードという人物が 1780 年にこの発明の特許を取得しましたが、彼の発明の証拠は古代に発見されていました。

KShM のコンポーネント

KShM のコンポーネントは従来、可動部分と固定部分に分割されていました。可動部品には次のものが含まれます。

ピストンとピストンリング。
連接棒;
ピストンピン。
クランクシャフト;
フライホイール。

KShM の固定部分は、ベース、留め具、ガイドとして機能します。これらには次のものが含まれます。

シリンダーブロック;
シリンダー・ヘッド;
クランクケース;
オイルパン。
ファスナーとベアリング。

KShMの修正部分

クランクケースとオイルパン

クランクケースは、クランクシャフトのベアリングとオイル通路を含むエンジンの下部です。クランクケース内ではコンロッドが移動し、クランクシャフトが回転します。オイルパンとはエンジンオイルを溜める場所です。

動作中のクランクケースのベースは、一定の熱負荷と電力負荷にさらされます。したがって、この部品には強度と剛性に関して特別な要件が求められます。その製造には、アルミニウムまたは鋳鉄合金が使用されます。

クランクケースはシリンダーブロックに取り付けられています。これらは一緒になってエンジンのフレーム、つまり車体の主要部分を形成します。シリンダー自体はブロック内にあります。上部にはエンジンブロックのヘッドが取り付けられています。シリンダーの周囲には液体冷却用の空洞があります。

シリンダーの位置と数

現在、次のタイプが最も一般的です。

直列XNUMX気筒またはXNUMX気筒の位置。
90気筒XNUMX°Vポジション。
より小さい角度での VR 形状の位置。
反対の位置（ピストンは異なる方向から互いに向かって移動します）。
12気筒のWポジション。

シンプルなインライン配置では、シリンダーとピストンがクランクシャフトに対して垂直に一列に配置されます。このスキームは最も単純で信頼性が高いです。

シリンダー・ヘッド

ヘッドはスタッドまたはボルトでブロックに取り付けられます。シリンダーを上からピストンで覆い、密閉されたキャビティ、つまり燃焼室を形成します。ブロックとヘッドの間にはガスケットが入っています。シリンダーヘッドにはバルブトレインと点火プラグも収容されています。

シリンダー

ピストンはエンジンシリンダー内で直接動きます。それらのサイズはピストンのストロークとその長さによって異なります。シリンダーはさまざまな圧力と高温で動作します。動作中、壁は一定の摩擦と最高 2500 °C の温度にさらされます。シリンダーの材質と加工にも特別な要件が課されます。これらは鋳鉄、鋼、またはアルミニウム合金で作られています。部品の表面は耐久性があるだけでなく、加工が容易でなければなりません。

外側の作業面はミラーと呼ばれます。限られた潤滑条件下での摩擦を最小限に抑えるために、クロムメッキと鏡面仕上げが施されています。シリンダーはブロックと一緒に鋳造されるか、取り外し可能なスリーブの形で作られます。

KShMの可動部分

ピストン

シリンダー内のピストンの動きは、混合気の燃焼によって発生します。圧力が発生し、ピストンクラウンに作用します。エンジンの種類により形状が異なる場合があります。ガソリンエンジンでは、当初は底部が平らでしたが、その後、バルブに溝のある凹型構造が使用されるようになりました。ディーゼルエンジンでは、燃料ではなく空気が燃焼室内で予圧縮されます。したがって、ピストンクラウンも燃焼室の一部である凹面形状をしています。

底部の形状は、混合気の燃焼に適切な火炎を生成するために非常に重要です。

ピストンの残りの部分はスカートと呼ばれます。シリンダー内を移動するガイドの一種です。ピストンまたはスカートの下部は、移動中にコンロッドと接触しないように作られています。

ピストンの側面にはピストンリング用の溝または溝があります。上部には XNUMX つまたは XNUMX つの圧縮リングがあります。それらは圧縮を生み出すために必要です。つまり、シリンダーの壁とピストンの間にガスが浸透するのを防ぎます。リングがミラーに押し付けられ、隙間が小さくなります。下部にはオイルスクレーパーリング用の溝があります。シリンダー壁から余分なオイルを除去し、燃焼室にオイルが入らないように設計されています。

ピストンリング、特に圧縮リングは、一定の負荷と高温の下で動作します。製造には、多孔質クロムでコーティングされた合金鋳鉄などの高強度材料が使用されます。

ピストンピンとコンロッド

コネクティングロッドはピストンピンによってピストンに取り付けられています。中実または中空の円筒形の部品です。ピンはピストンの穴とコンロッドの上部ヘッドに取り付けられています。

添付ファイルには次の XNUMX 種類があります。

固定フィット;
フローティングランディング付き。

最も一般的なのは、いわゆる「浮き指」です。締め付けにはロックリングが使用されます。固定はしまりばめで取り付けます。通常はヒートフィットが使用されます。

コネクティングロッドは、クランクシャフトをピストンに接続し、回転運動を生み出します。この場合、コンロッドの往復運動は数字の XNUMX を表します。これはいくつかの要素で構成されます。

ロッドまたはベース。
ピストンヘッド（上部）。
クランクヘッド（下）。

ピストンヘッドにはブロンズブッシュが圧入されており、摩擦を軽減し、嵌合部品を潤滑します。クランクヘッドは折りたたみ可能で、メカニズムを確実に組み立てることができます。部品は完全に一致しており、ボルトとロックナットで固定されています。フリクションを低減するためにコンロッドベアリングが取り付けられています。それらはロック付きのXNUMXつのスチールライナーの形で作られています。油は油溝から供給されます。ベアリングはジョイントのサイズに正確に適合します。

一般的な考えに反して、ライナーの回転はロックによるものではなく、ライナーの外面とコネクティングロッドヘッドの間の摩擦力によって行われます。したがって、スリーブベアリングの外側部分は、組み立て中に潤滑することができません。

クランクシャフト

クランクシャフトは、設計と製造の両方の点で複雑な部品です。トルク、圧力、その他の負荷を受けるため、高張力鋼または鋳鉄で作られています。クランクシャフトは、ピストンからの回転をトランスミッションやその他の車両コンポーネント (ドライブプーリーなど) に伝達します。

クランクシャフトはいくつかの主要コンポーネントで構成されています。

先住民族の首。
コネクティングロッドネック。
カウンタウェイト;
頬。
シャンク;
フライホイールのフランジ。

クランクシャフトの設計は、エンジンのシリンダー数に大きく依存します。単純な XNUMX 気筒直列エンジンでは、クランクシャフトに XNUMX つのコネクティングロッドジャーナルがあり、そこにピストン付きのコネクティングロッドが取り付けられています。 XNUMX つのメインジャーナルがシャフトの中心軸に沿って配置されています。シリンダーブロックまたはクランクケースのベアリングにプレーンベアリング（ライナー）を介して取り付けられます。メインジャーナルはボルトで固定されたカバーで上から閉じられます。接続は U 字型になります。

ベアリングジャーナルを取り付けるために特別に加工された支点は、と呼ばれます。 ベッド.

メインロッドネックとコンロッドネックは、いわゆるチークによって接続されています。カウンターウェイトは過度の振動を減衰し、クランクシャフトのスムーズな動きを保証します。

クランクシャフトジャーナルは、高強度と正確なフィット感を実現するために熱処理および研磨されています。また、クランクシャフトは非常に正確にバランスが取れており、それに作用するすべての力を均等に分散するために中心に配置されています。ルートネックの中央領域のサポートの側面に、永続的なハーフリングが取り付けられています。軸方向の動きを補償するために必要です。

タイミングギアとエンジン補機の駆動プーリーはクランクシャフトシャンクに取り付けられています。

フライホイール

シャフトの裏側にはフライホイールが取り付けられるフランジがあります。これは鋳鉄部品であり、巨大な円盤です。フライホイールはその質量により、クランクシャフトの動作に必要な慣性を生み出し、トランスミッションへのトルクの均一な伝達も行います。フライホイールのリムには、スターターと接続するためのギアリング (クラウン) があります。エンジンが始動すると、このフライホイールがクランクシャフトを回転させてピストンを駆動します。