Обзор двигателей Toyota Cavalier

Техническое описание дизельного двигателя 4Ч 10,5/13. Судовые дизель генераторы.

Дизельные двигатели ряда 4Ч 10,5/13 являются четырехцилиндровыми, четырехтактными, нереверсивными, однорядными, вертикальными двигателями внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Дизели выпускаются нескольких модификаций, которые в зависимости от назначения выполняются с некоторыми конструктивными особенностями. Конструкция дизельных двигателей обеспечивает возможность продолжительной их эксплуатации при крене 22,5° и дифференте до 10°. Кратковременная эксплуатация дизелей обеспечивается при крене до 45° и дифференте до 15°.

Основные характеристики судового дизеля 4Ч 10,5/13 являются: число цилиндров — 4; диаметр цилиндра — 105 мм; ход поршня — 130 мм; порядок работы цилиндров 1-3-4-2.

Дизели с водоводяной системой охлаждения

Дизель К-962 (рис. 1) с водоводяной системой охлаждения, с полуразделенной камерой сгорания (камера в поршне) является базовой моделью дизельный двигатель 4Ч 10,5/13 мощностью 29,4 кВт. Дизельный двигатель К-962 выполнен с правым постом управления, если смотреть со стороны маховика. Двигатель предназначен для привода дизель генераторов постоянного или переменного тока. Отбор мощности осуществляется со стороны маховика. Водоводяная система охлаждения предусматривает охлаждение жидкости внутреннего контура проточной водой внешнего контура в холодильнике. Система пуска двигателя — электрическая. Для зарядки аккумуляторных батарей на двигателе установлены зарядный дизель генератор, реле-регуляторная коробка, вольтамперметр с шунтом и выключатель возбуждения. Двигатель в составе агрегата автоматизирован по первой степени (ГОСТ 10032-69): он имеет реле частоты вращения, закрепленное на крышке крепления агрегатов, надставка с электромагнитом фиксации заслонки, устанавливаемая на впускном коллекторе, комбинированное реле КРД-3 с одним температурным и двумя манометрическими элементами, пульт АПС и ревун. На дизеле установлен четырехплунжерный топливный насос с однорежимным регулятором частоты вращения (САРС третьего класса ГОСТ 10511-72).

Двигатель К-562М (рис. 2) в отличие от базовой модели имеет электрические подогреватели масла и охлаждающей жидкости. На регуляторе частоты вращения установлен электромагнит нормальной остановки двигателя и может быть установлен мотор дистанционного изменения частоты вращения. Дизельный двигатель К-562М применяется в автоматизированном по второй степени ГОСТ 10032-69 дизель-генераторе ДГА25-9М.

Дизельный двигатель К-564 (номинальная мощность 29,4 кВт) отличается от базовой модели дизеля 4Ч 10,5/13 наличием работомера, устанавливаемого на крышке крепления агрегатов, расширительного бачка с датчиком реле уровня, бачка автоматического долива масла в поддон дизеля и электромагнита нормальной остановки. Кожух маховика выполнен фланцевым для присоединения дизель генератора. Подготовленный к автоматизации по первой степени дизельный двигатель имеет марку К-564А2. На нем устанавливаются датчик реле уровня охлаждающей жидкости и надставка с электромагнитом фиксации заслонки. Подготовленный к автоматизации по второй степени дизель имеет марку К-564А2. На нем устанавливаются датчик реле уровня жидкости, реле частоты вращения, надставка с электромагнитом фиксации заслонки, электромагнит нормальной остановки и электрические подогреватели масла и охлаждающей жидкости. Дизельный двигатель К-564 предназначен для привода судового дизель генератора переменного тока в стационарном автоматизированном дизель-электрическом агрегате АСДА-20. Дизель не имеет устройств зарядки аккумуляторных батарей.

Дизельный двигатель К-167 (рис. За, Зb) (номинальная мощность 29,4 кВт) отличается от базовой модели тем, что он является главным двигателем, устанавливаемым на суда каботажного плавания и речного флота, как на пассажирские, так и на грузовые. На судовой дизельный двигатель К-167 установлен предельный выключатель, состоящий из надставки с электромагнитом фиксации заслонки и датчика предельной частоты вращения, закрепленного на кожухе маховика; всережимный регулятор частоты вращения со шкивом для дистанционного изменения частоты вращения (САРС четвертого класса ГОСТ 1051-72); муфта дополнительного отбора мощности (до 7 кВт) со свободного конца коленчатого вала; сетевой фильтр для снижения помех радиоприему. Кожух маховика выполнен фланцевым для присоединения к дизелю реверс-редуктора РРП-20. Судовой двигатель, на котором установлен реверс-редуктор с передаточным отношением 1:2, имеет марку К-167-2, а с передаточным отношением 1:3 — К-167-3. Дизель К-167 комплектуется двухплечим рычагом для дистанционного управления (при помощи штуртросов) включением и выключением реверс-редуктора и дополнительным щитом контроля. На дизельном двигателе отсутствуют элементы автоматики.

Дизельный двигатель с водовоздушной системой охлаждения

Дизель К-362М (рис. 4) с полуразделенной камерой сгорания (камера в поршне) мощностью 29,4 кВт является базовой моделью дизелей 4Ч 10,5/13 с водовоздушной системой охлаждения. Судовой двигатель К-362М предназначен для привода судового дизель генератора переменного тока в стационарных установках. Отбор мощности от дизеля может осуществляться также при помощи плоскоременной передачи, для чего на маховике вместо полумуфты закрепляется шкив. Водовоздушная система предусматривает охлаждение масла и охлаждающей жидкости в радиаторах потоком воздуха, создаваемым вентилятором. Выпускной коллектор дизеля не охлаждается. В остальном конструкция дизеля К-362М идентична конструкции дизеля К-962.

Двигатель К-360М (рис. 5) в отличие от базовой модели имеет реле частоты вращения, установленное на месте зарядного дизель генератора, бачок уровня жидкости с датчиком, надставку с электромагнитами фиксации заслонки и нормальной остановки, бачок автоматического долива масла в поддон и работомер. Дизельный двигатель предназначен для привода генератора переменного тока на не обслуживаемых станциях радиорелейных линий связи в агрегате ДГА-24М, автоматизированном по второй или третьей степени ГОСТ 10032-69.

Дизель К-364М (рис. 6) в отличие от базовой модели 4Ч 10,5/13, имеет работомер, бачок уровня охлаждающей жидкости, бачок автоматического долива масла в поддон, электромагниты фиксации заслонки и нормальной остановки. Двигатель не имеет устройств зарядки аккумуляторных батарей. Кожух маховика выполнен с фланцем для присоединения дизель-генератора. Подготовленный к автоматизации по первой степени судовой дизельный двигатель имеет марку К-364МА1. На нем устанавливаются датчик реле уровня и надставка с электромагнитом фиксации заслонки. Подготовленный к автоматизации по второй степени дизель имеет марку К-364МА2. На нем устанавливаются датчик реле уровня, реле частоты вращения, надставка с электромагнитом фиксации заслонки, электромагнит нормальной остановки, электроподогреватели масла и охлаждающей жидкости. Судовой дизельный двигатель К-364М предназначен для привода генератора переменного тока в стационарном автоматизированном дизель-электрическом агрегате АСДА-20.

Двигатель судовой 4ДМ13М (рис. 7) входит в состав аварийного судового дизель-генератора, используемого в качестве резервного источника электроэнергии. Двигатель 4ДМ13М в отличие от базовой модели подготовлен для автоматизации поддержания его в «горячем» резерве пуска и приема нагрузки, для чего на нем установлены реле частоты вращения, электрический подогреватель масла и охлаждающей жидкости и комбинированное реле КРД-4. Если электрический подогреватель не устанавливается, то вместо КРД-4 ставится КРД-1.

Рис.1 Дизель-генератор ДГР25/1500П (Дизель К-962, генератор П72М). Вид со стороны управления и вид со стороны газовыпуска.

Рис.2 Дизель-генератор ДГР25-6М (Дизель К-562М, генератор МСК82-4). Вид со стороны управления и вид со стороны газовыпуска. 11-19-точки смазки; 20-кран.

Рис.3a Дизель К167-2. Вид со стороны управления: 1-7-точки смазки.

Рис.3b Дизель К167-2. Вид со стороны газовыпуска: 8-13-точки смазки.

Рис.4 Дизель-генератор 4ДМ12М (Дизель К-362М). Вид со стороны газовыпуска и управления.

Рис.5 Дизель-генератор ДГА-24М (Дизель К-360М). 1-пробка; 2-электромотор вентилятора; 3-бачок подогрева.

Рис.6 Дизель К-364МА2. 1-пробка; 2-электромотор вентилятора; 3-бачок подогрева.

Рис.7 Дизель-генератор 4ДМ13М (Дизель 4ДМ13М). Вид со стороны газовыпуска и управления.

Дизели марки КДМ-46 и КДМ-100 (по обозначениям ГОСТа 4Ч 14,5/20,5) четырехтактные четырехцилиндровые с предкамерным смесеобразованием.

Дизель КДМ-100 является модификацией дизеля КДМ-46 и отли­чается от последнего повышенной мощностью и экономичностью. Особенности этого двигателя будут указаны ниже.

На фиг. 157 и 158 (см. вклейку) представлены разрезы двигателя 4Ч 14,5/20,5.

Остов двигателя выполнен в виде литого чугунного блок-картера. На блоке установлены две крышки цилиндров, по одной на каждые два цилиндра. В крышках размещаются форсунки и пред­камеры, а также впускные и выпускные клапаны. На крышках укреплены стойки крепления деталей привода клапанного механизма.

Предкамера ввернута в резьбовое отверстие нижней стенки крышки. Она сварена из двух половин и составляет 25% объема пространства сжатия. С пространством сжатия предкамера соеди­нена каналом диаметром 6,5 мм.

Омываемые водой втулки цилиндров отлиты из легированного чугуна и термически обработаны токами высокой частоты. Внутрен­няя их поверхность отполирована. Между гильзами имеются три поперечные перегородки, обеспечивающие прочность и жесткость блока. Они имеют отверстия для пропуска охлаждающей воды.

В торцовых наружных стенках блок-картера и в трех промежуточ­ных стенках сделаны приливы, служащие гнездами коренных под­шипников коленчатого вала. В гнезда коренных подшипников встав­лены вкладыши, залитые баббитом.

Нижний картер прикреплен болтами к блоку. В средней части картера имеется поддон для масла и размещения масляного насоса с маслоприемииком. В крышке правого люка, служащего для доступа к масляному насосу, укреплена трубка, в которой помещается масломерная линейка.

Кривошипно-шатунный механизм. Колен­чатый вал стальной с чугунными отъемными противовесами. Первое и четвертое колена расположены в одной плоскости и под углом 180° по отношению ко второму и третьему колену. В щеках и шейках вала просверлены каналы для подвода масла к мотылевым подшип­никам. На переднем конце вала на шпонках насажена шестерня для привода распределительных шестерен и бронзовый упорный диск. Упорный диск вращается между двумя плитами, привернутыми к блоку дизеля, и тем самым ограничивает осевое перемещение коленчатого вала. Упорный диск воспринимает боковые усилия, возникающие на шестерне коленчатого вала из-за наличия па ней спиральных зубьев.

Маховик чугунный. На пего напрессован стальной косозубчатый венец, входящий в зацепление с шестерней привода пускового дви­гателя при запуске дизеля.

Шатун стальной, двутаврового сечения с внутренним сверлением для подвода масла к бронзовой втулке верхней головки шатуна. У нее имеются два отверстия, сообщающиеся с кольцевой масляной канавкой втулки. Эти отверстия служат для впрыскивания масла с целью охлаждения днища поршня изнутри. Нижняя головка шатуна разъемная с тонкостенными бронзовыми вкладышами, залитыми баббитом БК-2.

Поршни двигателя отлиты из алюминиевого сплава. Каждый поршень имеет три компрессионных и два маслосъемных кольца. Верхнее компрессионное кольцо по цилиндрической поверхности хромируется. В днище поршня имеется сферическая выемка, обра­зующая нижнюю часть камеры сгорания. Поршневые кольца изготовляются из чугуна. Поршневые пальцы полые, плавающего типа, изготовлены из цементируемой стали. Они удерживаются от бокового перемещения двумя пружинными кольцами, вставленными в выточки бобышек поршня.

Механизм газораспределения состоит из рас­пределительного вала, шестерен газораспределения, приводимых во вращение от приводной шестерни коленчатого вала, толкателей, рычагов, впускных и выпускных клапанов с деталями их крепления и клапанных пружин.

Система топливоподачи состоит из топливного насоса, топливоподкачивающего насоса, фильтров грубой и тонкой очистки топлива, форсунок. Схема топливоподачи в принципе не отли­чается.

Фильтр грубой очистки состоит из стакана, фильтрующей секции и крышки, скрепленных стержнем с гайкой. Фильтрующая секция состоит из гофрированного каркаса с навитой латунной лентой, имеющей односторонние выступы, создающие фильтрующие щели между витками ленты.

Основными частями фильтра тонкой очистки являются шесть сменных фильтрующих элементов из хлопчатобумажной пряжи, намотанной на обернутую фильтровальной бумагой сетчатую трубку. Топливо, подаваемое подкачивающим насосом в корпус, где распо­ложены фильтрующие элементы, продавливается через них, посту­пает внутрь сетчатых трубок, подымается по ним вверх, а затем через ряд каналов поступает в топливный насос.

Дизель имеет топливный насос золотникового типа, блочной кон­струкции с четырьмя взаимозаменяемыми съемными насосными секциями. Насос крепится к корпусу регулятора и приводится в дви­жение от вала регулятора.

Всережимный регулятор приводится в действие от вала 14 (фиг. 159) через пару конических шестерен 15 и 13. Два груза 11, шарнирно укрепленные на вращающемся вертикальном валу 12, стремятся разойтись под действием центробежной силы. При этом чашка 10 через упорный шарикоподшипник 9 стремится поднять горизонтальное плечо рычага 7, чему противодействует пружина 6. Когда вследствие уменьшения нагрузки число оборотов возрастает, преодолевается натяжение пружины 6, рычаг 7 поворачивается вокруг оси 8 и толкает тягу 5, соединенную с тягой 4 рейки 3 топлив­ного насоса 1, уменьшая подачу топлива. При возрастании нагрузки происходит обратное явление.

Изменяя предварительное натяжение пружины регулятора, можно изменять скоростной режим работы двигателя, который будет автоматически поддерживаться регулятором. При слабом натяжении пружины равновесие будет наступать при меньшем числе оборотов грузов, а при большем натяжении — при большем числе оборотов. Натяжение пружины производится рукояткой 2. Для установ­ления максимальной и минимальной подачи топлива рычаг 16 имеет ограничители, могущие упираться в регулируемые упоры 17 и 18.

Форсунка дизеля бесштифтовая, закрытого типа с распылителем, представленным на фиг. 116, в.

Система смазки двигателя смешанная. Под давлением масло подается к коренным подшипникам коленчатого вала, затем по каналам вала к мотылевым подшипникам и далее к верхним голов­кам шатунов, откуда выдавливается через отверстия и попадает на днища поршней с целью их охлаждения. Часть масла просачивается через зазоры подшипников и разбрызгивается вращающимся валом, смазывая стенки цилиндров, распределительны вал подшипники распределительного вала, толкателя и пр.

На дизеле установлен шестеренчатый трехсекционный масляный насос с одной парой нагнетательных и двумя парами откачивающих шестерен. Секции откачивающих шестерен перекачивают масло из передней и задней частей картера в центральную его часть.

Нагнетательные шестерни отсасывают масло из центрального маслоприемника и нагнетают его через масляный радиатор, где масло охлаждается. Далее масло поступает в фильтр грубой очистки, после чего — в главный маслопровод. Часть масла проходит парал­лельным потоком из фильтров грубой очистки через фильтры тонкой очистки и сливается в картер.

При работе холодного двигателя при густом масле создается повы­шенное давление в системе смазки, вследствие чего открывается перепускной клапан и масло поступает непосредственно в фильтр грубой очистки, минуя радиатор.

При засорении фильтра давление в нем увеличивается, откры­вается перепускной клапан и масло будет поступать в главный масло­провод неочищенным, минуя фильтр.

На двигателе установлены два параллельно работающих комби­нированных масляных фильтра, установленных на общем чугунном кронштейне. Основными элементами каждого фильтра являются ленточный фильтр грубой очистки и секция сменного ниточного фильтра (параллельный фильтр тонкой очистки).

Система охлаждения водяная, замкнутая с прину­дительной циркуляцией воды.

Основными элементами системы охлаждения являются: радиа­тор, водяной насос, вентилятор, два термостата и термометр. Вода заливается в систему охлаждения через отверстие в радиаторе, закрываемое пробкой.

Циркуляция воды в системе осуществляется центробежным насосом, приводимым от распределительного вала. Термостат пред­назначен для автоматического поддержания температуры охлаждаю­щей воды в пределах, обеспечивающих нормальную работу двига­теля.

Действие термостата схематически показано на фиг. 160. Он имеет гофрированный цилиндр 2, частично заполненный жидкостью с низкой температурой кипения (смесь из этилового спирта и дистиллированной воды). Левое дно цилиндра закреплено в стенке 1, а правое, подвижное дно соединено с клапаном 3 и пластин­кой 4. При запуске холодного двигателя клапан 3 закрыт и вода не может попасть в радиатор 5 (схема а). Циркулируя по малому кругу, вода быстро прогревается, давление паров смеси возрастает. При достижении температуры воды порядка 75° давление паров эфира становится достаточным, чтобы преодолеть упругость гофри­рованного цилиндра и растянуть его. При этом клапан 3 откроется, а пластинка 4 закроет отверстие перепускной трубы 6 (схема б).

Таким образом, вода будет циркулировать через радиатор. Подъем клапана зависит от температуры циркулирующей воды. Поэтому термостатами автоматически регулируется температура охлаждаю­щей воды путем изменения величины проходного сечения отверстия, сообщающего водяную рубашку двигателя с радиатором. Радиатор обдувается вентилятором.

Пуск двигателя осуществляется при помощи бензинового четырехтактного двухцилиндрового двигателя мощностью 17 л. с. при числе оборотов коленчатого вала 2600 в минуту.

Дизель КДМ-100 в отличие от дизеля КДМ-46 имеет мощность 100 л. с. при 1050 об/мин и удельном расходе топлива 198— 208 г/л. с. ч. Повышение мощности двигателя достигнуто за счет изменения числа оборотов коленчатого вала до 1050 в минуту и уве­личения подачи топлива с одновременным улучшением наполнения цилиндров воздухом.

В двигатель КДМ-100 по сравнению с двигателем КДМ-46 вне­сены следующие изменения:

1. Кулачковый вал топливного насоса выполнен с измененным профилем кулачков.

2. Плунжер секции топливного насоса двигателя КДМ-100 имеет угол наклона отсечной кромки (угол спирали) к оси плунжера, рав­ный 72°, вместо 75° у плунжера топливного насоса двигателя КДМ-46. Секция насоса двигателя КДМ-100 отрегулирована на боль­шую подачу топлива в сравнении с секцией двигателя КДМ-46.

3. Угол начала подачи топлива до в.м.т. 14—16° вместо 13— 17° у двигателя КДМ-46.

1. Форсунки двигателя КДМ-100 отрегулированы на давление начала впрыска 130 + 5 кГ/см2 вместо 120 кГ/см2 у двигателя КДМ-46.

Распылитель форсунки КДМ-100 имеет плоский торец по месту стыка с корпусом форсунки, распылитель двигателя КДМ-46 сфери­ческий.

1. Для улучшения наполнения цилиндров воздухом на двига­теле КДМ-100 увеличен подъем клапанов до 12,9 мм вместо 11,9 мм у двигателя КДМ-46. Это увеличение подъема осуществлено за счет изменения соотношения плеч рычагов и соответствующего изменения стоек рычагов.

Кроме этих основных, имеется и еще ряд конструктивных изме­нений.