エンジンクランクメカニズム：デバイス、目的、仕組み
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内燃焼エンジンには、車両の移動を可能にするXNUMXつのメカニズムがあります。 ガス分配とクランクです。 KShMの目的とその構造に焦点を当てましょう。
エンジンクランク機構とは
KShMは、単一のユニットを形成するスペアパーツのセットを意味します。 その中で、特定の割合の燃料と空気の混合物が燃焼し、エネルギーを放出します。 このメカニズムは、可動部品のXNUMXつのカテゴリで構成されています。
- 直線運動の実行-ピストンはシリンダー内で上下に動きます。
- 回転運動の実行-クランクシャフトとそれに取り付けられた部品。
両方のタイプの部品を接続する結び目は、あるタイプのエネルギーを別のタイプのエネルギーに変換することができます。 モーターが自律的に動作する場合、力の分配は内部燃焼エンジンからシャーシに行きます。 一部の車では、エネルギーをホイールからモーターにリダイレクトすることができます。 これが必要になる場合があります。たとえば、バッテリーからエンジンを始動できない場合などです。 メカニカルトランスミッションを使用すると、プッシャーから車を始動できます。
エンジンクランク機構は何のためにありますか？
KShMは他のメカニズムを作動させます。それがなければ、車は移動できません。 電気自動車では、電気モーターは、バッテリーから受け取るエネルギーのおかげで、すぐに回転を生成し、それがトランスミッションシャフトに送られます。
電気ユニットの欠点は、予備電力が小さいことです。 電気自動車の大手メーカーはこの基準を数百キロメートルに引き上げましたが、大多数の運転手はコストが高いためにそのような自動車にアクセスできません。
長距離を高速で移動できる唯一の安価な解決策は、内部燃焼エンジンを搭載した車です。 爆発のエネルギー（または爆発後の膨張）を使用して、シリンダー-ピストングループのパーツを動かします。
KShMの目的は、ピストンの直線運動中にクランクシャフトが均一に回転するようにすることです。 理想的な回転はまだ達成されていませんが、ピストンの鋭い揺れによって発生するジャークを最小限に抑えるメカニズムに変更が加えられています。 12気筒エンジンはその一例です。 それらの中のクランクの変位角は最小であり、シリンダーのグループ全体の作動はより多くの間隔に分散されます。
クランク機構の動作原理
このメカニズムの動作原理を説明すると、自転車に乗っているときに発生するプロセスと比較できます。 サイクリストは交互にペダルを押し、ドライブスプロケットを回転させます。
ピストンの直線運動は、シリンダー内のBTCの燃焼によって提供されます。 微小爆発中（火花が当たった瞬間にHTSが強く圧縮されるため、鋭い押しが形成されます）、ガスが膨張し、部品が最も低い位置に押し出されます。
接続ロッドは、クランクシャフトの別のクランクに接続されています。 慣性、および隣接するシリンダーでの同じプロセスにより、クランクシャフトが確実に回転します。 ピストンは極端な下限と上限で凍結しません。
回転クランクシャフトは、伝達摩擦面が接続されているフライホイールに接続されています。
作業ストロークのストローク終了後、モーターの他のストロークを実行するために、メカニズムシャフトの回転により、ピストンはすでに動き始めています。 隣接するシリンダーでの作業ストロークのストロークの実行により可能です。 けいれんを最小限に抑えるために、クランクジャーナルは互いにオフセットされています（インラインジャーナルで変更があります）。
KShMデバイス
クランク機構には多数の部品が含まれています。 従来、彼らはXNUMXつのカテゴリーに帰することができます：運動を実行する人々と常にXNUMXつの場所に固定されたままでいる人々。 さまざまな種類の動き（並進または回転）を実行するものもあれば、必要なエネルギーの蓄積またはこれらの要素のサポートが保証される形式として機能するものもあります。
これらは、クランク機構のすべての要素によって実行される機能です。
ブロッククランクケース
耐久性のある金属から鋳造されたブロック（低価格の車では鋳鉄、より高価な車ではアルミニウムまたは他の合金）。 必要な穴とチャネルがその中に作られています。 冷却剤とエンジンオイルがチャネルを循環します。 テクニカルホールにより、モーターの主要な要素をXNUMXつの構造に接続できます。
最大の穴はシリンダー自体です。 ピストンが配置されています。 また、ブロック設計にはクランクシャフトサポートベアリングのサポートがあります。 ガス分配機構はシリンダーヘッドにあります。
鋳鉄またはアルミニウム合金の使用は、この要素が高い機械的および熱的負荷に耐えなければならないという事実によるものです。
クランクケースの下部にはサンプがあり、すべての要素を潤滑した後にオイルが蓄積します。 空洞内に過剰なガス圧が蓄積するのを防ぐために、構造には換気ダクトがあります。
ウェットサンプまたはドライサンプの車があります。 最初のケースでは、オイルはサンプに集められ、サンプに残ります。 この要素は、グリースを収集および保管するためのリザーバーです。 XNUMX番目のケースでは、オイルはサンプに流れ込みますが、ポンプはそれを別のタンクに送り出します。 この設計により、サンプが故障した場合にオイルが完全に失われるのを防ぐことができます。エンジンをオフにした後、潤滑剤のごく一部だけが漏れます。
シリンダー
シリンダーは、モーターのもうXNUMXつの固定要素です。 実際、これは厳密な形状の穴です（ピストンは完全に収まる必要があります）。 また、シリンダーピストングループにも属しています。 ただし、クランク機構では、シリンダーがガイドとして機能します。 それらは、厳密に検証されたピストンの動きを提供します。
この要素の寸法は、モーターの特性とピストンのサイズによって異なります。 構造物の上部の壁は、エンジンで発生する可能性のある最高温度に直面しています。 また、いわゆる燃焼室（ピストンスペースの上）では、VTSの点火後にガスの急激な膨張が発生します。
高温（場合によっては2度まで急激に上昇することがあります）および高圧でのシリンダー壁の過度の摩耗を防ぐために、それらは潤滑されています。 金属同士の接触を防ぐために、Oリングとシリンダーの間に油の薄い膜が形成されます。 摩擦力を低減するために、シリンダーの内面は特殊な化合物で処理され、理想的な程度に研磨されています（したがって、表面はミラーと呼ばれます）。
シリンダーにはXNUMXつのタイプがあります。
- ドライタイプ。 これらのシリンダーは主に機械で使用されます。 それらはブロックの一部であり、ケースに開けられた穴のように見えます。 金属を冷却するために、冷却剤を循環させるためのチャネルがシリンダーの外側に作られています（内部燃焼エンジンジャケット）。
- ウェットタイプ。 この場合、シリンダーはブロックの穴に挿入される別々に作られたスリーブになります。 それらは確実に密閉されているため、ユニットの動作中に追加の振動が形成されないため、KShM部品の故障が早すぎます。 このようなライナーは、外部から冷却剤と接触しています。 モーターの同様の設計は、修理の影響を受けやすくなります（たとえば、深い引っかき傷が形成された場合、スリーブは単に交換され、穴が開いておらず、モーターの資本化中にブロックの穴が研磨されます）。
V字型エンジンでは、シリンダーが互いに対称的に配置されていないことがよくあります。 これは、XNUMX本の接続ロッドがXNUMXつのシリンダーに対応し、クランクシャフト上に別の場所があるためです。 ただし、XNUMXつの接続ロッドジャーナルにXNUMXつの接続ロッドを使用した変更もあります。
シリンダブロック
これはモーター設計の最大の部分です。 この要素の上部にシリンダーヘッドが取り付けられ、それらの間にガスケットがあります（なぜそれが必要なのか、そしてその誤動作を判断する方法については、以下をお読みください） 別のレビューで).
特別な空洞を形成するシリンダーヘッドにくぼみが作られています。 その中で、圧縮された空気と燃料の混合物が点火されます（しばしば燃焼室と呼ばれます）。 水冷モーターの改造には、流体循環用のチャネルを備えたヘッドが装備されます。
エンジンスケルトン
XNUMXつの構造で接続されたKShMのすべての固定部分は、スケルトンと呼ばれます。 この部分は、メカニズムの可動部分の動作中に主電力負荷を認識します。 エンジンがエンジンコンパートメントにどのように取り付けられているかに応じて、スケルトンはボディまたはフレームからの荷重も吸収します。 移動の過程で、この部分もトランスミッションと機械のシャーシの影響と衝突します。
加速、制動、操縦中に内燃エンジンが動かないように、スケルトンは車両の支持部分にしっかりとボルトで固定されています。 接合部の振動をなくすために、ゴム製のエンジンマウントを使用しています。 それらの形状は、エンジンの変更によって異なります。
凹凸のある道路を走行すると、体にねじれ応力がかかります。 モーターにこのような負荷がかからないように、通常はXNUMX点で取り付けます。
メカニズムの他のすべての部分は可動です。
ピストン
これは、KShMピストングループの一部です。 ピストンの形状もさまざまですが、重要なのはガラスの形で作られていることです。 ピストンの上部はヘッドと呼ばれ、下部はスカートと呼ばれます。
ピストンヘッドは、燃料点火時の熱的および機械的ストレスを吸収するため、最も厚い部分です。 その要素の端面（下部）は、フラット、凸面、または凹面など、さまざまな形状にすることができます。 この部分は、燃焼室の寸法を形成します。 さまざまな形状のくぼみを伴う変更が頻繁に発生します。 これらすべてのタイプの部品は、ICEモデル、燃料供給の原理などに依存します。
ピストンの側面には、Oリングを取り付けるための溝が作られています。 これらの溝の下には、部品からのオイル排出用のくぼみがあります。 スカートはほとんどの場合楕円形であり、その主要部分は熱膨張の結果としてピストンウェッジを防ぐガイドです。
慣性力を補正するために、ピストンは軽合金材料で作られています。 これのおかげで、それらは軽量です。 部品の底部と燃焼室の壁が最高温度に達します。 ただし、この部分はジャケット内の冷却剤を循環させることによって冷却されません。 このため、アルミニウム要素は強い膨張を受けます。
ピストンは焼き付きを防ぐために油冷されています。 多くの車種では、潤滑剤は自然に供給されます。オイルミストは表面に沈殿し、サンプに逆流します。 ただし、オイルが圧力下で供給されるエンジンがあり、加熱された表面からのより良い熱放散を提供します。
ピストンリング
ピストンリングは、ピストンヘッドのどの部分に取り付けられているかに応じてその機能を実行します。
- 圧縮-最上位。 それらはシリンダーとピストン壁の間にシールを提供します。 それらの目的は、ピストンスペースからのガスがクランクケースに入るのを防ぐことです。 パーツの取り付けを容易にするために、パーツにカットが作成されます。
- オイルスクレーパー-シリンダー壁から余分なオイルを確実に除去し、ピストンスペースへのグリースの浸透を防ぎます。 これらのリングには、ピストン排水溝への油の排出を容易にするための特別な溝があります。
リングの直径は常にシリンダーの直径よりも大きくなります。 このため、シリンダーピストングループにシールを提供します。 ガスもオイルもロックから浸透しないように、リングはスロットが互いにオフセットされた位置に配置されます。
リングを作るために使用される材料は、それらの用途によって異なります。 そのため、圧縮要素はほとんどの場合、高強度の鋳鉄と最小限の不純物でできており、オイルスクレーパー要素は高合金鋼でできています。
ピストンピン
この部分により、ピストンを接続ロッドに取り付けることができます。 それは、ボスのピストンヘッドの下に配置され、同時に接続ロッドヘッドの穴を通って配置された中空のチューブのように見えます。 指が動かないように、両側に保持リングで固定されています。
この固定により、ピンが自由に回転し、ピストンの動きに対する抵抗が減少します。 これにより、ピストンまたは接続ロッドの取り付けポイントでのみ作動が形成されるのを防ぎ、部品の寿命を大幅に延ばします。
摩擦力による摩耗を防ぐため、部品はスチール製です。 また、熱応力に対する耐性を高めるために、最初は硬化されています。
コンロッド
接続ロッドは、補強リブ付きの太いロッドです。 一方にはピストンヘッド（ピストンピンが挿入される穴）があり、もう一方ではニットヘッドがあります。 XNUMX番目の要素は折りたたみ可能であるため、部品をクランクシャフトクランクジャーナルに取り外したり取り付けたりすることができます。 ヘッドにボルトで取り付けられたカバーがあり、部品の早期摩耗を防ぐために、潤滑用の穴のあるインサートが取り付けられています。
下部ヘッドブッシングは、接続ロッドベアリングと呼ばれます。 頭に固定するための湾曲した巻きひげを備えたXNUMX枚の鋼板でできています。
上部ヘッド内部の摩擦力を低減するために、ブロンズブッシングが押し込まれています。 摩耗した場合は、接続ロッド全体を交換する必要はありません。 ブッシングには、ピンにオイルを供給するための穴があります。
接続ロッドにはいくつかの変更があります。
- ガソリンエンジンには、ほとんどの場合、接続ロッドの軸に対して直角にヘッドコネクタを備えた接続ロッドが装備されています。
- ディーゼル内燃焼エンジンには、斜めのヘッドコネクタを備えた接続ロッドがあります。
- Vエンジンには、多くの場合、ツイン接続ロッドが装備されています。 XNUMX列目のXNUMX次接続ロッドは、ピストンと同じ原理でピンでメイン接続ロッドに固定されています。
クランクシャフト
この要素は、メインジャーナルの軸に対して接続ロッドジャーナルがオフセット配置された複数のクランクで構成されています。 クランクシャフトにはすでにさまざまな種類とその機能があります 別のレビュー.
この部分の目的は、ピストンからの並進運動を回転運動に変換することです。 クランクピンは下部接続ロッドヘッドに接続されています。 クランクシャフトのXNUMX箇所以上にメインベアリングがあり、クランクの不均衡な回転による振動を防ぎます。
ほとんどのクランクシャフトには、メインベアリングの遠心力を吸収するためのカウンターウェイトが装備されています。 パーツは、鋳造によって作られるか、旋盤の単一のブランクから回転されます。
クランクシャフトのつま先にはプーリーが取り付けられており、ガス分配機構や、ポンプ、発電機、空調ドライブなどの他の機器を駆動します。 シャンクにはフランジがあります。 フライホイールが付いています。
フライホイール
円盤状の部分。 さまざまなフライホイールの形状と種類、およびそれらの違いも 別の記事..。 ピストンが圧縮ストロークにあるとき、シリンダーの圧縮抵抗を克服する必要があります。 これは、回転する鋳鉄ディスクの慣性によるものです。
ギアリムはパーツの端に固定されています。 スターターベンディックスギアは、エンジンが始動した瞬間に接続されます。 フランジの反対側では、フライホイールの表面がトランスミッションバスケットのクラッチディスクと接触しています。 これらの要素間の最大摩擦力により、ギアボックスシャフトへのトルクの伝達が保証されます。
ご覧のとおり、クランク機構は複雑な構造になっているため、ユニットの修理は専門家のみが行う必要があります。 エンジンの寿命を延ばすためには、車の定期的なメンテナンスを守ることが非常に重要です。
さらに、KShMに関するビデオレビューをご覧ください。
質問と回答：
クランク機構にはどのような部品が含まれていますか？ 固定部品：シリンダーブロック、ブロックヘッド、シリンダーライナー、ライナー、メインベアリング。 可動部品：リング付きピストン、ピストンピン、コネクティングロッド、クランクシャフト、フライホイール。
このKShMパーツの名前は何ですか？ これはクランク機構です。 シリンダー内のピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換します。
KShMの固定部分の機能は何ですか？ これらの部品は、可動部品（たとえば、ピストンの垂直方向の動き）を正確にガイドし、回転のためにそれらをしっかりと固定する（たとえば、メインベアリング）役割を果たします。
