способ сборки двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

Способ сборки двигателя внутреннего сгорания, включающий размещение на шатунной шейке коленчатого вала двух вкладышей, отличающийся тем, что внутренние поверхности вкладышей образуют общую цилиндрическую поверхность, ось которой не совпадает с осью наружной цилиндрической поверхности вкладышей, но параллельна ей, и способ включает соединение нижней головки шатуна и крышки шатуна болтами при начальном положении вкладышей, при котором стык вкладышей совпадает со стыком нижней головки шатуна и крышки шатуна, соединение верхней головки шатуна с поршнем цилиндра двигателя внутреннего сгорания, измерение фактического объема камеры сгорания цилиндра двигателя внутреннего сгорания при положении коленчатого вала, соответствующем верхней мертвой точке, последующее разъединение или ослабление крепления крышки шатуна, поворот вкладышей на угол, обеспечивающий требуемое изменение расстояния между осями шатунной шейки и верхней головки шатуна и соответствующее изменение объема камеры сгорания, и повторное закрепление нижней головки шатуна и крышки шатуна болтами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении и сборке двигателей внутреннего сгорания.

Известен и является наиболее близким к предложенному способ сборки двигателя внутреннего сгорания, включающий размещение на шатунной шейке коленчатого вала двух цилиндрических вкладышей, соединение шатуна и крышки шатуна болтами и соединение верхней головки шатуна с поршневым пальцем цилиндра двигателя (Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. М.: Машиностроение, 1990, с.72-77). При осуществлении этого способа, в связи с наличием технологического разброса при изготовлении деталей двигателя, возможны отклонения от оптимальных значений положения поршня в верхней мертвой точке (ВМТ) и других геометрических параметров, влияющих на объем камеры сгорания цилиндра.

Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в обеспечении возможности изменения положения верхней головки шатуна и, соответственно, положения поршня в ВМТ и компенсации таким образом отклонения объема камеры сгорания от оптимального значения, вызванного влиянием различных факторов в процессе изготовления деталей двигателя, путем внесения изменений в конструкцию шатуна.

Для решения указанной задачи предложен способ сборки двигателя внутреннего сгорания, включающий размещение на шатунной шейке коленчатого вала двух вкладышей, отличающийся тем, что внутренние поверхности вкладышей образуют общую цилиндрическую поверхность, ось которой не совпадает с осью наружной цилиндрической поверхности вкладышей, но параллельна ей, и способ включает соединение нижней головки шатуна и крышки шатуна болтами при начальном положении вкладышей, при котором стык вкладышей совпадает со стыком нижней головки шатуна и крышки шатуна, соединение верхней головки шатуна с поршнем цилиндра двигателя внутреннего сгорания, измерение фактического объема камеры сгорания цилиндра двигателя внутреннего сгорания при положении коленчатого вала, соответствующем верхней мертвой точке, последующее разъединение или ослабление крепления крышки шатуна, поворот вкладышей на угол, обеспечивающий требуемое изменение расстояния между осями шатунной шейки и верхней головки шатуна и соответствующее изменение объема камеры сгорания, и повторное закрепление нижней головки шатуна и крышки шатуна болтами.

При использовании вкладышей указанной конструкции ось наружной цилиндрической поверхности вкладышей не совпадает с осью шатунной шейки. Поэтому нижняя головка шатуна с вкладышами образует эксцентриковый узел. Расстояние от оси шатунной шейки до оси верхней головки шатуна и, следовательно, крайнее верхнее положение верхней головки шатуна зависят от угла поворота вкладышей относительно нижней головки и крышки шатуна. Благодаря этому оказывается возможным изменять положение поршня в ВМТ и, соответственно, изменять объем камеры сгорания цилиндра без разборки двигателя. В свою очередь оптимизация объема камеры сгорания приводит к повышению эффективности использования топлива, снижению токсичности выхлопа и ряду других полезных эффектов.

Предложенный способ предназначен для сборки двигателей внутреннего сгорания, однако может быть использован и для сборки других машин, где по условиям работы необходимо при сборке по возможности точно юстировать положение верхней головки шатуна в ВМТ. При этом очевидно, что понятия «нижняя головка шатуна» и «верхняя головка шатуна» относятся к такому выполнению машины, при котором цилиндр расположен вертикально, и поршень находится вверху, а кривошип внизу. При ином, например горизонтальном, расположении цилиндра понятию «нижняя головка шатуна» эквивалентно более общее понятие «кривошипная головка шатуна», а понятию «верхняя головка шатуна» - понятие «головка шатуна, связанная с поршнем или плунжером».

Сущность изобретения иллюстрируется прилагаемым чертежом, на котором схематически изображен шатунный узел кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания.

В соответствии с чертежом, узел включает шатунную шейку коленчатого вала 1, шатун, состоящий из стержня 2, нижней головки 3, верхней головки 4, крышки шатуна 5, присоединяемой к нижней головке болтами (не показаны), вкладыши 6 и 7 и поршневой палец 8, входящий в отверстие верхней головки шатуна. Вкладыши 6 и 7, имеющие переменную толщину и образующие эксцентриковый узел, выполнены таким образом, что их наружные поверхности образуют общую цилиндрическую поверхность, и их внутренние поверхности образуют общую цилиндрическую поверхность, но ось А внутренней цилиндрической поверхности вкладышей не совпадает с осью наружной цилиндрической поверхности вкладышей и параллельна последней, так что при повороте вкладышей относительно шатуна и его крышки изменяется так называемое эффективное межосевое расстояние шатуна, т.е. расстояние между осью А шатунной шейки и осью В поршневого пальца, и, следовательно, изменяются положение поршня в ВМТ и объем камеры сгорания. Расстояние между осями наружной и внутренней цилиндрических поверхностей вкладышей (эксцентриситет) невелико и может составлять, например, ˜0,3 мм, что при повороте вкладышей (эксцентрикового узла) в пределах ±30° позволяет регулировать эффективное межосевое расстояние шатуна и, соответственно, положение поршня в ВМТ в пределах ±0,15 мм. При диаметре поршня 90 мм это соответствует регулировке объема камеры сгорания цилиндра двигателя в пределах ±1 см³ .

Сборку данного узла в соответствии с изобретением осуществляют следующим образом.

Первоначальную сборку шатуна производят при положении шатунной шейки коленчатого вала 1 в нижней мертвой точке (НМТ); при этом вкладыши 6 и 7 устанавливают в среднем нейтральном положении, при котором их стык совпадает со стыком нижней головки шатуна 3 и крышки шатуна 5. Нижнюю головку шатуна 3 и крышку шатуна 5 соединяют болтами; узел становится работоспособным. При этом расстояние от оси В поршневого пальца до оси А шатунной шейки практически равно расстоянию от оси В до оси наружной цилиндрической поверхности вкладышей, что соответствует среднему эффективному межосевому расстоянию шатуна и среднему значению объема камеры сгорания.

После этого коленчатый вал устанавливают в положение ВМТ и производят известным методом (например, акустическим, через отверстие свечи) измерение фактического объема камеры сгорания. Если этот объем отличается от оптимального, производят следующие действия. Коленчатый вал вновь устанавливают в положение НМТ. Отвинчивают или ослабляют болты, соединяющие нижнюю головку шатуна 3 и крышку шатуна 5. При этом вкладыши 6 и 7 освобождаются. Осуществляют их поворот на известный, заранее рассчитанный угол, обеспечивающий нужное изменение объема камеры сгорания, вследствие чего эффективное межосевое расстояние шатуна изменяется. После этого производят окончательную затяжку шатунных болтов. Эти операции осуществляют на подшипниковых узлах кривошипных головок шатунов всех цилиндров двигателя, после чего его можно считать готовым к работе.

Для указанного поворота вкладышей конфигурации нижней головки шатуна, крышки шатуна и вкладышей должны быть таковы, чтобы вкладыши имели доступ снаружи для их захвата и поворота.