Componentele sistemului

Prezentare generală a sistemului

Piese mecanice diesel În primul rând, următorul motor este descris și împărțit în trei părți mari.

• Carter
• mecanism manivelă
• Mecanism de distribuție a gazelor

Aceste trei părți sunt în interacțiune constantă. relații care au un impact semnificativ asupra proprietăților motorului:
• intervalul dintre flăcări;
• ordinea de funcționare a cilindrilor;
• echilibrarea maselor.

Interval de aprindere
Elementele mecanice ale motorului sunt împărțite în principal în trei grupe: carterul, mecanismul manivelei și acţionarea supapei. Aceste trei grupuri sunt strâns legate și ar trebui convenite de comun acord. Intervalul de aprindere este unghiul de rotație al arborelui cotit între două aprinderi consecutive.
În timpul unui ciclu de lucru, amestecul combustibil-aer este aprins o dată în fiecare cilindru. Ciclul de lucru (aspirație, compresie, cursă de lucru, evacuare) pentru un motor în patru timpi durează două rotații complete ale arborelui cotit, adică unghiul de rotație este de 720 °.
Același interval de aprindere asigură funcționarea uniformă a motorului la toate turațiile. Acest interval de aprindere se obține după cum urmează:
interval de aprindere = 720 °: număr de cilindri

Exemple:

• motor cu patru cilindri: arbore cotit la 180 ° (KB)
• motor cu șase cilindri: 120 ° KB
• motor cu opt cilindri: 90 ° kW.

Cu cât numărul de cilindri este mai mare, cu atât intervalul de aprindere este mai scurt. Cu cât intervalul dintre incendii este mai scurt, cu atât motorul funcționează mai uniform.
Cel puțin teoretic, deoarece la aceasta se adaugă și echilibrarea masei, care depinde de proiectarea motorului și de ordinea de funcționare a cilindrilor. Pentru ca aprinderea să aibă loc în cilindru, pistonul corespunzător trebuie să se afle la „PMS de la sfârșitul cursei de compresie”, adică supapele de admisie și evacuare corespunzătoare trebuie să fie închise. Acest lucru se poate întâmpla numai atunci când arborele cotit și arborele cu came. sunt poziționate corect unul față de celălalt.Intervalul dintre incendii este determinat de poziția relativă a fustelor bielei (distanța unghiulară dintre genunchi) ai arborelui cotit, adică unghiul dintre coloanele cilindrilor succesivi (de ordinul funcţionarea cilindrilor).pentru realizarea unui lucru uniform.
Acesta este motivul pentru care motoarele BMW V8 au un unghi de înclinare a cilindrilor de 90 °.

Ordinea cilindrilor
Ordinea cilindrilor este secvența în care are loc aprinderea în cilindrii motorului.
Ordinea cilindrilor este direct responsabilă pentru buna funcționare a motorului. Se determină în funcție de proiectarea motorului, de numărul de cilindri și de intervalul de aprindere.
Ordinea de funcționare a cilindrilor este întotdeauna indicată începând cu primul cilindru.

Echilibrarea maselor
După cum sa descris anterior, netezimea motorului depinde de designul motorului, numărul de cilindri, ordinea cilindrilor și intervalul de aprindere.
Influența acestora poate fi arătată în exemplul unui motor cu șase cilindri, pe care BMW îl produce ca motor în linie, deși ocupă mai mult spațiu și necesită mai multă muncă de fabricare. Diferența poate fi înțeleasă comparând echilibrul de masă al motoarelor în linie și V-6.
Următorul grafic prezintă curbele momentului de inerție ale unui motor BMW cu 6 cilindri în linie, un motor V-6 de 60 ° și un motor V-6 de 90 °.
Diferența este evidentă. În cazul unui motor cu șase cilindri în linie, mișcările de masă sunt echilibrate astfel încât întregul motor să fie practic staționar. În schimb, motoarele cu șase cilindri în formă de V au o tendință clară de a se mișca, care se manifestă prin funcționare neuniformă.

Parti ale corpului
Părțile corpului motorului se izolează de mediu și absorb diferite forțe, care apar în timpul funcţionării motorului.

Părțile carcasei motorului constau din părțile principale prezentate în figura următoare. Carterul are nevoie și de garnituri și șuruburi pentru a-și îndeplini sarcinile.

Scopuri principale:

• percepția forțelor care apar în timpul funcționării motorului;
• etanșarea camerelor de ardere, a baii de ulei și a mantalei de răcire;
• amplasarea mecanismului manivelei și a supapei, precum și a altor unități.

Mecanism manivelă
Mecanismul manivelă este responsabil pentru transformarea presiunii rezultate din arderea amestecului combustibil-aer în mișcare utilă. În acest caz, pistonul primește o accelerație rectilinie. Biela transmite această mișcare arborelui cotit, care o transformă într-o mișcare de rotație.

Mecanismul manivela este un grup funcțional care transformă presiunea din camera de ardere în energie cinetică. În acest caz, mișcarea alternativă a pistonului se transformă în mișcarea de rotație a arborelui cotit. Mecanismul manivelă este soluția optimă în ceea ce privește puterea de lucru, eficiența și fezabilitatea tehnică.

Desigur, există următoarele constrângeri tehnice și cerințe de proiectare:

• limitarea vitezei datorată forțelor de inerție;
• inconstanța forțelor în timpul ciclului de lucru;
• apariția vibrațiilor de torsiune care creează sarcini asupra transmisiei și asupra arborelui cotit;
• interacțiunea diferitelor suprafețe de frecare.

Servomotor de supapă
Actuatorul supapei controlează schimbarea încărcăturii. Motoarele diesel moderne BMW folosesc exclusiv sistemul de acţionare a supapelor cu patru supape pe cilindru. Mișcarea este transmisă supapei prin pârghia de împingere.

Motorul trebuie alimentat periodic cu aer exterior, în timp ce gazele de evacuare pe care le produce trebuie să fie ventilate. În cazul unui motor în patru timpi, admisia aerului exterior și evacuarea gazelor de eșapament se numesc schimbare de sarcină sau schimb de gaze. În timpul procesului de schimbare a încărcăturii, porturile de intrare și ieșire sunt deschise și închise periodic folosind supapele de intrare și ieșire.
Supapele de ridicare sunt folosite ca supape de admisie și evacuare. Momentul și succesiunea mișcărilor supapei sunt asigurate de arborele cu came.

Proiecta
Acționarea supapei constă din următoarele părți:

• arbori cu came;
• elemente de transmisie (pârghii cu role ale împingătoarelor);
• supape (întreg grupul);
• compensarea jocului supapelor hidraulice (HVA), dacă este echipat;
• ghidaje supapelor cu arcuri supapelor.

Următoarea ilustrație prezintă o chiulasă cu patru supape (motor M47) cu brațe de punte cu role și compensare hidraulică a jocului supapelor.

Constructii
Acționarea supapei poate fi de diferite modele. Ele se disting prin următoarele caracteristici:

• numărul și locația supapelor;
• numărul și locația arborilor cu came;
• metoda de transfer a mișcării la supape;
• metoda de reglare a jocului supapelor.

Motoarele diesel BMW au astăzi doar patru supape pe cilindru și doi arbori cu came în cap pentru fiecare banc de cilindri (dohc). Motoarele BMW M21 / M41 / M51 aveau doar două supape pe cilindru și un arbore cu came pentru fiecare banc de cilindri (ohc).
Transmiterea mișcării camelor arborelui cu came la supapele din motoarele diesel BMW se realizează prin tachete cu role. În acest caz, jocul necesar între came arborelui cu came și așa-numitul suport al camei (de exemplu brațul tapetului cu role) este asigurat de un sistem mecanic sau hidraulic de compensare a jocului supapelor (HVA).
Următoarea ilustrație arată părțile actuatorului supapei ale motorului M57.

Bloc carter

Carterul, numit și bloc motor, include cilindrii, o manta de răcire și carterul de antrenare. Cerințele și sarcinile pentru carter sunt mari din cauza complexității motoarelor Hightech de astăzi.Cu toate acestea, dezvoltarea carterului se desfășoară în același ritm, mai ales că multe sisteme noi sau îmbunătățite interacționează cu carterul.

Sarcinile principale sunt enumerate mai jos.

• Percepția forțelor și a momentelor
• Amplasarea mecanismului manivelei
• Amplasarea și conectarea cilindrilor
• Amplasarea lagărelor arborelui cotit
• Amplasarea canalelor de răcire și a sistemelor de lubrifiere
• Integrarea sistemului de ventilație
• Fixarea diverselor accesorii și atașamente
• Etanșarea cavității carterului

Pe baza acestor sarcini, apar cerințe diferite și suprapuse pentru rezistența la tracțiune și compresiune, rezistența la încovoiere și răsucire. În special:

• forțele de influență ale gazelor, care sunt percepute de îmbinările filetate ale chiulasei și lagărele arborelui cotit;
• forțele interne de inerție (forțe de încovoiere), care sunt rezultatul forțelor de inerție în timpul rotației și vibrațiilor;
• forțe interne de torsiune (forțe de torsiune) între cilindri individuali;
• cuplul arborelui cotit și, ca urmare, forțele de reacție ale suporturilor motorului;
• forțe libere și momente de inerție, ca urmare a forțelor de inerție din timpul vibrațiilor, care sunt percepute de suporturile motorului.

Proiecta
Forma de bază a carterului nu s-a schimbat prea mult de la începutul construcției motoarelor. Modificările în design au afectat detalii, de exemplu, din câte părți este fabricat carterul blocului sau cum sunt realizate părțile sale individuale. Modelele pot fi clasificate în funcție de versiune:

• placa de sus;
• zona patului rulmentului principal;
• cilindrii.

Placa de sus
Placa superioară poate fi realizată în două modele diferite: închisă și deschisă. Designul afectează atât procesul de turnare, cât și rigiditatea carterului.
În versiunea închisă, placa superioară a carterului este complet închisă în jurul cilindrului.
Sunt prevăzute găuri și pasaje pentru alimentarea cu ulei sub presiune, scurgerea uleiului, lichidul de răcire, ventilația carterului și conexiunile cu șuruburi ale chiulasei.
Găurile de răcire conectează mantaua de apă care înconjoară cilindrul de mantaua de apă din chiulasa.
Acest design are dezavantaje în ceea ce privește răcirea cilindrilor din zona PMS. Avantajul versiunii închise față de cea deschisă este rigiditatea mai mare a plăcii superioare și, astfel, mai puțină deformare a plăcii, mai puțină deplasare a cilindrului și o acustică mai bună.
În versiunea deschisă, mantaua de apă care înconjoară cilindrul este deschisă în partea de sus. Acest lucru îmbunătățește răcirea cilindrilor din partea superioară. Rigiditatea mai scăzută este compensată în prezent prin utilizarea unei garnituri metalice pentru cap.

Fig. 2 - Versiunea închisă a plăcii superioare a motorului M57TU2 Carterurile motoarelor diesel BMW sunt realizate din fontă gri. Începând cu motoarele M57TU2 și U67TU, carterul este realizat din aliaj de aluminiu de înaltă rezistență.

Motoarele diesel BMW folosesc un design cu placă închisă. Zona patului rulmentului principal
Proiectarea zonei patului rulmentului principal este de o importanță deosebită, deoarece forțele care acționează asupra rulmentului arborelui cotit sunt percepute în acest punct.
Versiunile diferă în planul îmbinării dintre carter și baia de ulei și în designul capacelor rulmentului principal.
Versiuni de plan conector:

• flanșa baii de ulei în centrul arborelui cotit;
• flanșa baii de ulei sub centrul arborelui cotit.

Modele principale de capace de rulment:
• capace separate ale rulmentului principal;
• integrarea într-o singură structură de cadru.

Patul de rulment principal
Patul de rulment este partea superioară a suportului arborelui cotit din carter. Paturile de rulmenți sunt întotdeauna integrate în turnarea carterului.
Numărul de paturi de rulmenți depinde de proiectarea motorului, în primul rând de numărul de cilindri și de locația acestora. Astăzi, numărul maxim de rulmenți ai arborelui cotit principal este utilizat din motive de reducere a vibrațiilor. Numărul maxim înseamnă că există un rulment principal lângă fiecare cot al arborelui cotit.
Când motorul funcționează, gazul din cavitatea carterului este în permanență în mișcare. Mișcările pistonului acționează asupra gazului ca o pompă. Pentru a reduce pierderile pentru această lucrare, multe motoare au astăzi găuri în scaunele lagărelor. Acest lucru facilitează egalizarea presiunii în întregul carter.

Plan conector carter

Planul îmbinării dintre carter și baia de ulei formează flanșa baii de ulei. Există două modele. În primul caz, planul articulației se află în centrul arborelui cotit. Deoarece acest design este economic de fabricat, dar are dezavantaje semnificative în ceea ce privește rigiditatea și acustica, nu este utilizat la motoarele diesel BMW.
Cu al doilea design (V) flanșa baii de ulei este situată sub centrul arborelui cotit. În același timp, se disting un carter bloc cu pereți coborâți și un carter bloc.
cu părți de sus și de jos, acesta din urmă se numește un design de placă de pat (CU). Motoarele diesel BMW au carter coborât.

Motorul M67 folosește, de asemenea, un design cu perete în jos. Acest lucru asigură o rigiditate dinamică ridicată și o acustică bună. Buiandrugul de oțel reduce presiunea asupra șuruburilor capacului rulmentului și întărește și mai mult zona patului rulmentului principal.

Fig. 6 - Conceptul grinzii de sprijin

Conceptul grinzii de sprijin
Pentru a obține o rigiditate dinamică ridicată, carterurile motoarelor diesel BMW sunt proiectate conform principiului grinzii de susținere. Cu acest design, elementele cu secțiune orizontală și verticală sunt turnate în pereții carterului. În plus, carterul are pereți coborâți care se extind până la 60 mm sub centrul arborelui cotit și se termină cu un plan pentru instalarea baii de ulei.

Capac rulment principal
Capacele lagărelor principale sunt partea inferioară a lagărelor arborelui cotit. La fabricarea carterului, paturile și capacele lagărelor principale sunt prelucrate împreună. Prin urmare, este necesară poziția lor fixă ​​unul față de celălalt. Acest lucru se face de obicei folosind mâneci de centrare sau suprafețe laterale în paturi. Dacă carterul și capacele rulmenților principale sunt fabricate din același material, capacele pot fi fisurate.
Desfacerea capacului rulmentului principal prin fractură creează o suprafață precisă de fractură. Această structură de suprafață centrează cu precizie capacul rulmentului principal atunci când este plasat pe pat. Nu este necesar un tratament suplimentar de suprafață.

O altă opțiune pentru o poziționare precisă este ștanțarea patului și a suprafețelor capacului rulmentului principal.
Această fixare asigură o tranziție complet lină între pat și capac în orificiul rulmentului principal după reasamblare.

Fig. 8 - Gofrarea suprafeței capacului rulmentului principal al motorului M67TU
1 Capac rulment principal
2 Ștampilarea suprafeței capacului rulmentului principal
3 Forma reciprocă a suprafeței patului rulmentului principal
4 Patul de rulment principal

Când suprafața este ștanțată, capacul rulmentului principal capătă un anumit profil. Când șuruburile capacului rulmentului principal sunt strânse pentru prima dată, acest profil este imprimat pe suprafața patului și asigură că nu există mișcare în direcțiile transversale și longitudinale.
Capacele rulmenților principale sunt aproape întotdeauna fabricate din fontă gri. Prelucrarea generală cu un carter bloc de aluminiu, deși solicitantă, este obișnuită astăzi în producția de volum mare. Combinația dintre un carter din aluminiu cu capace de lagăr principal din fontă gri oferă anumite avantaje. Coeficientul scăzut de dilatare termică a fontei cenușii limitează jocurile de lucru ale arborelui cotit. Împreună cu rigiditatea ridicată a fontei cenușii, aceasta duce la o reducere a zgomotului în zona patului de rulment principal.

Cilindrul și pistonul formează o cameră de ardere. Pistonul este introdus în căptușeala cilindrului. Suprafața netedă a căptușelii cilindrului împreună cu inelele pistonului asigură o etanșare eficientă. În plus, cilindrul degajă căldură către carter sau direct către lichidul de răcire. Designul cilindrului diferă în funcție de materialul utilizat:

• Constructie monometalica (carcasa cilindrului si carterului sunt realizate din acelasi material);
• tehnologia de inserare (căptușeala cilindrului și carterul sunt realizate din materiale diferite, conectate fizic);
• tehnologia de conectare (căptușeala cilindrului și carterul sunt realizate din materiale diferite, conectate metal).

Constructie monometalica
În construcția monometalic, cilindrul este realizat din același material ca și carterul. In primul rand, carterul din fonta gri si carterul AISi sunt fabricate dupa principiul constructiei monometalice. Calitatea necesară a suprafeței este obținută prin procesare repetată. Motoarele diesel BMW au cartere monometalice din fontă gri, deoarece presiunea maximă de aprindere ajunge la 180 bar.

Tehnologia de inserare
Materialul blocului de carter nu îndeplinește întotdeauna cerințele pentru cilindru. Prin urmare, cilindrul este adesea realizat dintr-un material diferit, de obicei în combinație cu un carter din aluminiu. Căptușele cilindrilor se disting:

1. prin metoda de conectare a blocului carterului cu manșonul

• integrat în turnare
• presat
• comprimat
• conecteaza.

2. după principiul de funcționare într-un bloc carter

• umed şi
• uscat

3. după material

• din fontă gri sau
• aluminiu

Căptușele umede ale cilindrilor sunt în contact direct cu mantaua de apă, adică căptușele cilindrilor și carterul turnat formează o manta de apă. Cu căptușele de cilindru uscate, mantaua de apă este complet în carterul turnat - similar construcției monometalice. Căptușeala cilindrului nu are contact direct cu mantaua de apă.

Fig. 9 - Căptușele de cilindru uscate și umede
A Cilindru cu manșon uscat
V Cilindru cu căptușeală umedă
1 Bloc carter
2 Cilindru de linie
3 Jachetă de apă

Căptușele umede ale cilindrilor au avantajul transferului de căldură, în timp ce căptușelile uscate au avantajul capacităților de producție și procesare. În general, costul producției de căptușeli de cilindru este redus atunci când cantitatea este mare. Căptușelile din fontă gri pentru motoarele M57TU2 și M67TU sunt tratate termic.

Tehnologia de conectare
O altă posibilitate de realizare a unei oglinzi cilindrice, cu carter bloc din aluminiu, este tehnologia de conectare. Din nou, căptușele cilindrilor sunt introduse în timpul turnării. Desigur, acest lucru se realizează folosind un proces special (de ex. presiune înaltă), așa-numitul compus intermetalic al carterului bloc. Astfel, oglinda cilindrului și carterul sunt inseparabile. Această tehnologie limitează utilizarea proceselor de turnare și astfel proiectarea carterului. Această tehnologie nu este utilizată în prezent la motoarele diesel BMW.

Prelucrarea oglinzilor cilindrice
Alezajul cilindrului este suprafața de alunecare și de etanșare pentru piston și inele de piston. Calitatea suprafeței alezajului cilindrului este decisivă pentru formarea și distribuirea peliculei de ulei între piesele de contact. Prin urmare, rugozitatea alezajului cilindrului este în mare parte responsabilă pentru consumul de ulei și uzura motorului. Alezajul cilindrului este finisat prin șlefuire. Slefuirea este lustruirea unei suprafețe folosind o mișcare combinată de rotație și alternativă a sculei de tăiere. Acest lucru are ca rezultat o deformare extrem de scăzută a cilindrului și o rugozitate uniformă scăzută a suprafeței. Prelucrarea trebuie să fie blândă în ceea ce privește materialul, pentru a exclude așchiile, neregulile la punctele de tranziție și formarea de bavuri.

Materiale (editare)

Chiar și acum, carterul este una dintre cele mai grele părți din întreaga mașină. Și ocupă locul cel mai critic pentru dinamica condusului: locul deasupra punții față. Prin urmare, aici se încearcă să exploateze pe deplin potențialul de reducere a greutății. Fonta cenușie, care a fost folosită ca material pentru carter de zeci de ani, este din ce în ce mai mult înlocuită cu aliaje de aluminiu în motoarele diesel BMW. Acest lucru permite obținerea unei reduceri semnificative a greutății. În motorul M57TU, are 22 kg.
Dar, avantajul de greutate nu este singura diferență care are loc la prelucrarea și utilizarea unui material diferit. Se schimbă, de asemenea, acustica, proprietățile anticorozive, cerințele de procesare a producției și domeniul de aplicare.

Fontă cenușie
Fonta este un aliaj de fier cu un conținut de carbon de peste 2% și un conținut de siliciu de peste 1,5%. În fonta cenușie, excesul de carbon este conținut sub formă de grafit
Pentru carterurile bloc ale motoarelor diesel BMW a fost și este folosită fontă cu grafit lamelar, care poartă numele după locația grafitului din acesta. Alți constituenți ai aliajului sunt cantități foarte mici de mangan, sulf și fosfor.
De la bun început, fonta a fost propusă ca material pentru blocurile de carter ale motoarelor în serie, deoarece acest material nu este scump, este pur și simplu procesat și are proprietățile necesare. Aliajele ușoare nu au putut îndeplini aceste cerințe mult timp. BMW folosește fier grafit lamelar pentru motoarele sale datorită proprietăților sale deosebit de favorabile.
Și anume:

• conductivitate termică bună;
• proprietăți bune de rezistență;
• prelucrare simplă;
• proprietăți bune de turnare;
• amortizare foarte buna.

Amortizarea remarcabilă este una dintre proprietățile distinctive ale fontei lamelare. Înseamnă capacitatea de a percepe vibrațiile și de a le amortiza datorită frecării interne. Acest lucru îmbunătățește semnificativ vibrațiile și caracteristicile acustice ale motorului.
Proprietățile bune, duritatea și manevrarea ușoară fac carterul din fontă gri să fie încă competitiv astăzi. Datorită rezistenței lor ridicate, motoarele M pe benzină și diesel sunt fabricate și astăzi cu carter din fontă gri. În viitor, numai aliajele ușoare vor putea îndeplini cerințele tot mai mari de greutate a motorului pe o mașină de pasageri.

Aliaje de aluminiu
Carterurile din aliaj de aluminiu sunt încă relativ noi pentru motoarele diesel BMW. Primii reprezentanți ai noii generații sunt motoarele M57TU2 și M67TU.
Densitatea aliajelor de aluminiu este de aproximativ o treime din cea a fontei cenușii. Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că avantajul de greutate are același raport, deoarece din cauza rezistenței mai mici, un astfel de carter bloc trebuie să fie mai masiv.

Alte proprietăți ale aliajelor de aluminiu:

• conductivitate termică bună;
• rezistență chimică bună;
• proprietăți bune de rezistență;
• prelucrare simplă.

Aluminiul pur nu este potrivit pentru turnarea unui carter bloc, deoarece are proprietăți de rezistență insuficient de bune. Spre deosebire de fonta cenușie, principalele componente de aliere sunt adăugate aici în cantități relativ mari.

Aliajele sunt împărțite în patru grupe, în funcție de adaosul de aliere predominant.
Acești aditivi:

• siliciu (Si);
• cupru (Si);
• magneziu (Md);
• zinc (Zn).

Pentru carterurile din aluminiu ale motoarelor diesel BMW se folosesc numai aliaje AlSi. Sunt îmbunătățite cu mici adaosuri de cupru sau magneziu.
Siliciul are un efect pozitiv asupra rezistenței aliajului. Dacă componenta este mai mare de 12%, atunci prelucrarea specială poate obține o duritate foarte mare a suprafeței, deși tăierea va fi mai dificilă. Proprietăți de turnare remarcabile sunt observate în regiunea de 12%.
Adăugarea de cupru (2-4%) poate îmbunătăți proprietățile de turnare ale aliajului dacă conținutul de siliciu este mai mic de 12%.
Un mic adaos de magneziu (0,2-0,5%) crește semnificativ valorile rezistenței.
Ambele motoare diesel BMW folosesc AISi7MgCuO, aliaj de aluminiu 5. Materialul a fost deja folosit de BMW pentru chiulasele diesel.
După cum se poate observa din denumirea AISl7MgCuO, 5, acest aliaj conține 7% siliciu și 0,5% cupru.
Are o rezistență dinamică ridicată. Alte proprietăți pozitive sunt proprietăți bune de turnare și ductilitate. Adevărat, nu permite realizarea unei suprafețe suficient de rezistente la uzură, care este necesară pentru alezajul cilindrului. Prin urmare, carterurile din AISI7MgCuO, 5 trebuie să fie realizate cu căptușe de cilindru (vezi capitolul „Cilindri”).

Prezentare generală tabelară

Informații generale
Chiulasă asamblată, ca nicio altă grupă funcțională a motorului, determină proprietățile de performanță, cum ar fi puterea, cuplul și emisiile, consumul de combustibil și acustica. Aproape întregul mecanism de distribuție a gazului este situat în chiulasa.
În consecință, sarcinile pe care trebuie să le rezolve chiulasa sunt de asemenea extinse:

• percepția forțelor;
• amplasarea antrenării supapei;
• plasarea canalelor pentru modificarea taxei;
• plasarea bujiilor incandescente;
• plasarea duzelor;
• amplasarea canalelor de răcire și a sistemelor de lubrifiere;
• restrângerea cilindrului de sus;
• îndepărtarea căldurii la lichidul de răcire;
• fixare auxiliare și atașamente și senzori.

Următoarele sarcini decurg din sarcini:
• forțele de influență ale gazelor, care sunt percepute de conexiunile filetate ale chiulasei;
• cuplul arborelui cu came;
• forțele care apar în lagărele arborelui cu came.

Procese de injectare
La motoarele diesel, în funcție de proiectarea și dispunerea camerei de ardere, se face distincția între injecția directă și cea indirectă. Mai mult, în cazul injecției indirecte, la rândul său, se face o distincție între camera de vortex și formarea amestecului pre-camera.

Amestecare în precamera

Precamera este centrată în raport cu camera principală de ardere. Această cameră de pre-combustie este injectată cu combustibil pentru pre-combustie. Arderea principală are loc cu o întârziere cunoscută la autoaprindere în camera principală. Anticamera este conectată la camera principală prin mai multe orificii.
Combustibilul este injectat folosind o duză de injecție treptată la o presiune de aproximativ 300 bar. Suprafata reflectorizanta din centrul camerei sparge jetul de combustibil si se amesteca cu aerul. Suprafața reflectorizantă facilitează astfel formarea rapidă a amestecului și mișcarea fluidă a aerului.

Dezavantajul acestei tehnologii este suprafața mare de răcire a antecamerei. Aerul comprimat se răcește relativ repede. Prin urmare, astfel de motoare sunt pornite fără ajutorul bujiilor incandescente, de regulă, numai la o temperatură a lichidului de răcire de cel puțin 50 ° C.
Datorită arderii în două etape (mai întâi în antecamera și apoi în camera principală), arderea are loc fără probleme și aproape complet cu funcționarea relativ lină a motorului. Un astfel de motor asigură o reducere a emisiilor de substanțe nocive, dar în același timp dezvoltă o putere mai mică în comparație cu un motor cu injecție directă.

Amestecare în cameră vortex
Injecția în cameră vortex, ca și injecția dimensională predecesor, este o variantă a injecției indirecte.
Camera vortex este proiectată sub formă de minge și este situată separat la marginea camerei principale de ardere. Camera de ardere principală și camera de vortex sunt conectate printr-un canal tangențial drept. Canalul drept direcționat tangențial creează o turbulență puternică a aerului atunci când este comprimat. Combustibilul diesel este furnizat printr-o duză de injecție în etape. Presiunea de deschidere a injectorului de combustibil treptat este de 100-150 bar. Când se injectează un nor de combustibil fin atomizat, amestecul este parțial aprins și își dezvoltă întreaga putere în camera de ardere principală. Designul camerei vortex, precum și locația duzei și a bujiilor incandescente sunt factori care determină calitatea arderii.
Aceasta înseamnă că arderea începe în camera de vortex în formă de bilă și se termină în camera de ardere principală. Bujiile incandescente sunt necesare pentru a porni motorul, deoarece există o suprafață mare între camera de ardere și camera de vortex, ceea ce ajută la răcirea rapidă a aerului de admisie.
Primul motor diesel BMW produs în serie, M21D24, utilizează principiul camerei turbionare.

Injecție directă
Această tehnologie elimină separarea camerei de ardere. Aceasta înseamnă că cu injecția directă nu există nicio pregătire a amestecului de lucru în camera adiacentă. Combustibilul este injectat printr-o duză direct în camera de ardere deasupra pistonului.
Spre deosebire de injecția indirectă, se folosesc duze cu jet multiplu. Jeturile lor trebuie optimizate și adaptate la designul camerei de ardere. Datorită presiunii ridicate a jeturilor injectate, are loc arderea instantanee, ceea ce la modelele anterioare a dus la funcționarea puternică a motorului. Cu toate acestea, o astfel de ardere eliberează mai multă energie, care poate fi apoi utilizată mai eficient. Acest lucru reduce consumul de combustibil. Injecția directă necesită o presiune de injecție mai mare și, în consecință, un sistem de injecție mai complex.
La temperaturi sub 0 ° C, de regulă, nu este necesară preîncălzirea, deoarece pierderea de căldură prin pereți din cauza unei singure camere de ardere este vizibil mai mică decât la motoarele cu camere de ardere adiacente.

Proiecta
Designul chiulaselor s-a schimbat mult odată cu dezvoltarea motoarelor. Forma unei chiulase depinde foarte mult de piesele pe care le include.

Practic, următorii factori afectează forma chiulasei:

• numărul și locația supapelor;
• numărul și locația arborilor cu came;
• pozitia bujiilor incandescente;
• poziția duzelor;
• forma canalelor de modificare a încărcăturii.

O altă cerință pentru chiulasa este o formă posibil compactă.
Forma chiulasei este determinată în primul rând de conceptul de antrenare a supapei. Obținerea unei puteri mari a motorului, emisii scăzute și consum redus de combustibil necesită abilitatea de a schimba în mod eficient și flexibil încărcarea și o rată mare de umplere a cilindrului. În trecut, s-au făcut următoarele pentru a optimiza aceste proprietăți:

• aranjamentul superior al supapelor;
• locația superioară a arborelui cu came;
• 4 supape pe cilindru.

Forma specială a porturilor de intrare și ieșire îmbunătățește, de asemenea, schimbarea încărcăturii. Practic, chiulasele se disting după următoarele criterii:

• numărul de piese;
• numărul de supape;
• conceptul de răcire.

În acest moment, trebuie reiterat că doar chiulasa este considerată aici ca o parte separată. Datorită complexității și dependenței puternice de detaliile numite, este adesea descris ca un singur grup funcțional. Alte subiecte veți găsi în capitolele respective.

Numărul de piese
Se spune că o chiulasă este dintr-o singură piesă atunci când constă dintr-o singură turnare mare. Piesele mici, cum ar fi capacele lagărelor arborelui cu came, nu sunt acoperite aici. Chiulele din mai multe părți sunt asamblate din mai multe părți separate. Un exemplu obișnuit în acest sens sunt chiulasele cu suporturi de arbore cu came cu șuruburi. Cu toate acestea, la motoarele diesel BMW sunt folosite în prezent doar chiulasele dintr-o singură piesă.

Figura 15 - Comparația capetelor cu două și patru supape
A Chiulasa cu doua supape
V Chiulasă cu patru supape
1- Capac camerei de ardere
2- Supape
3- Canal drept (camera de turbionare care se amestecă cu două supape)
4- Poziția bujiilor incandescente (4 supape)
5- Poziția injectorului (injecție directă cu patru supape)

Numărul de supape
Inițial, motoarele diesel în patru timpi aveau două supape pe cilindru. O supapă de ieșire și una de admisie. Datorită instalării unui turbocompresor de evacuare, s-a realizat o umplere bună a cilindrilor chiar și cu 2 supape. Dar de câțiva ani încoace, toate motoarele diesel au patru supape pe cilindru. În comparație cu două supape, acest lucru are ca rezultat o suprafață generală mai mare a supapei și, prin urmare, o zonă de curgere mai bună. Patru supape pe cilindru permit, de asemenea, poziționarea centrală a duzei. Această combinație este esențială pentru a asigura o putere ridicată cu emisii scăzute de gaze de eșapament.
Fig. 16 - Canalul vortex și canalul de umplere al motorului M57
1- Canal de ieșire
2- Supape de evacuare
3- Canalul vortex
4- Duză
5- Supape de admisie
6- Canal de umplere
7- Supapă turbionară
8- Bujii incandescente

În canalul vortex, aerul de intrare este rotit pentru o bună formare a amestecului la turații scăzute ale motorului.
Prin conducta tangențială, aerul poate curge nestingherit în linie dreaptă în camera de ardere. Acest lucru îmbunătățește umplerea cilindrilor, în special la viteze mari. Uneori este instalată o supapă turbionară pentru a controla umplerea cilindrilor. Închide canalul tangenţial la viteze mici (turbulenţe puternice) şi îl deschide lin la viteze mai mari (umplere bună).
Chiulasa la motoarele diesel moderne BMW include un canal vortex și un canal de umplere, precum și un injector situat central.

• Combinație a ambelor tipuri

În cazul răcirii cu flux încrucișat, lichidul de răcire curge din partea de ieșire caldă în partea de admisie rece. Acest lucru are avantajul că are loc o distribuție uniformă a căldurii în toată chiulasa. În schimb, în ​​cazul răcirii cu flux longitudinal, lichidul de răcire curge de-a lungul axei chiulasei, adică din față spre partea prizei de putere sau invers. Lichidul de răcire se încălzește din ce în ce mai mult pe măsură ce se deplasează de la cilindru la cilindru, ceea ce înseamnă o distribuție foarte neuniformă a căldurii. Înseamnă, de asemenea, o cădere de presiune în circuitul de răcire.
O combinație a ambelor tipuri nu poate elimina dezavantajele răcirii cu flux longitudinal. Din acest motiv, motoarele diesel BMW folosesc exclusiv răcirea cu flux încrucișat.

• etanșează chiulasa de sus;
• reduce zgomotul motorului;
• elimină gazele de scurgere din carter;
• amplasarea sistemului de separare a uleiului

• amplasarea supapei de reglare a presiunii de ventilație a carterului;
• amplasarea senzorilor;
• amplasarea conductelor de conducte.

Garnitura de chiuloasa
Garnitura chiulasei (ZKD) in orice motor cu ardere interna, fie el pe benzina sau diesel, este o parte foarte importanta. Este expus la stres termic și mecanic extrem.

Funcțiile ZKD includ izolarea a patru substanțe una de cealaltă:

• combustibil de ardere în camera de ardere
• aerul atmosferic
• ulei în canalele de petrol
• lichid de răcire

Garniturile de etanșare sunt împărțite în principal în moi și metal.

Garnituri moi
Garniturile de etanșare de acest tip sunt realizate din materiale moi, dar au un cadru metalic sau o placă de transport. Această placă ține tampoane moi pe ambele părți. Tampoanele moi sunt adesea acoperite cu plastic. Acest design îi permite să reziste la solicitările la care sunt supuse de obicei garniturile de chiulasă. Deschiderile din ZKD care duc în camera de ardere sunt tăiate din metal din cauza solicitării. Acoperirile elastomerice sunt adesea folosite pentru a stabiliza pasajele de lichid de răcire și ulei.

Garnituri metalice
Garniturile metalice sunt folosite la motoarele grele. Astfel de garnituri includ mai multe plăci de oțel. Principala caracteristică a garniturilor metalice este că etanșarea se realizează în principal datorită plăcilor ondulate și dopurilor situate între plăcile de oțel cu arc. Proprietățile de deformare ale ZKD îi permit, în primul rând, să se afle optim în zona chiulasei și, în al doilea rând, să compenseze în mare măsură deformarea datorată recuperării elastice. Astfel de restaurări elastice apar din cauza solicitărilor termice și mecanice.

Grosimea ZKD-ului necesar este determinată de proeminența coroanei pistonului față de cilindru. Cea mai mare valoare măsurată pe toți cilindrii este decisivă. Garnitura chiulasei este disponibila in trei grosimi.
Diferența de grosime a distanțierilor este determinată de grosimea distanțierului. Consultați TIS pentru detalii despre determinarea proeminenței coroanei pistonului.

Vas de ulei

Baia de ulei servește drept rezervor pentru uleiul de motor. Este fabricat din aluminiu turnat sub presiune sau tablă dublă de oțel.

Remarci generale
Baia de ulei acoperă partea inferioară a carterului motorului. La motoarele diesel BMW, flanșa baii de ulei este întotdeauna sub centrul arborelui cotit. Baia de ulei îndeplinește următoarele sarcini:

• servește drept rezervor pentru uleiul de motor și
• colectează uleiul de motor care picură;
• închide carterul de jos;
• este un element de întărire a motorului și uneori a cutiei de viteze;
• serveşte ca loc pentru instalarea senzorilor şi
• un tub de ghidare pentru joja de ulei;
• aici este dopul de scurgere a uleiului;
• reduce zgomotul motorului.

O garnitură de oțel este instalată ca etanșare. Garniturile din plută, care au fost instalate în trecut, se strângeau, ceea ce ar putea duce la slăbirea prinderii filetate.
Pentru a asigura funcționarea garniturii de oțel, nu trebuie să pătrundă ulei pe suprafețele de cauciuc la instalarea acesteia. În anumite circumstanțe, garnitura poate aluneca de pe suprafața de etanșare. Prin urmare, suprafețele flanșei trebuie curățate imediat înainte de instalare. În plus, trebuie să se asigure că uleiul nu picura din motor și nu ajunge pe suprafețele flanșei și garniturii.

Ventilarea carterului

În timpul funcționării motorului, în cavitatea carterului se formează gaze parterre, care trebuie îndepărtate pentru a preveni infiltrarea uleiului în zonele suprafețelor de etanșare sub influența presiunii excesive. Conexiunea de aer curat, care are o presiune de cânt mai mică, asigură ventilație. La motoarele moderne, sistemul de ventilație este reglat cu ajutorul unei supape de reglare a presiunii. Separatorul de ulei curăță gazele carterului de ulei și se întoarce prin conducta de retur în baia de ulei.

Remarci generale
Când motorul funcționează, gazele de scurgere din cilindru intră în carter din cauza diferenței de presiune.
Gazele de evacuare conțin combustibil nears și toate componentele gazelor de eșapament. În cavitatea carterului se amestecă cu uleiul de motor, care este prezent acolo sub formă de ceață de ulei.
Cantitatea de gaze de scurgere depinde de sarcină. În cavitatea carterului apare suprapresiune, care depinde de mișcarea pistonului și de viteza arborelui cotit. Această suprapresiune se stabilește în toate cavitățile conectate la cavitatea carterului (de exemplu, conducta de scurgere a uleiului, carterul mecanismului de distribuție a gazului etc.) și poate duce la infiltrații de ulei la etanșări.
Pentru a preveni acest lucru, a fost dezvoltat un sistem de ventilație a carterului. La început, gazele de carter amestecate cu uleiul de motor erau pur și simplu aruncate în atmosferă. Din motive de mediu, sistemele de ventilare a carterului au fost folosite de mult timp.
Sistemul de ventilație al carterului direcționează gazele din carter separate din uleiul de motor către galeria de admisie și picăturile de ulei de motor prin conducta de scurgere a uleiului către baia de ulei. În plus, sistemul de ventilație al carterului asigură că nu se acumulează presiune în exces în carter.

Ventilatie nereglata carterului
În cazul ventilației necontrolate a carterului, gazele de carter amestecate cu ulei sunt îndepărtate prin vid la cele mai mari turații ale motorului. Acest vid este generat atunci când este conectat la portul de admisie. De aici, amestecul intră în separatorul de ulei. Are loc separarea gazelor de carter și a uleiului de motor.
La motoarele diesel BMW cu ventilație fixă ​​a carterului, separarea se realizează folosind o plasă de sârmă. Gazele de carter „curățate” sunt deviate către galeria de admisie a motorului, în timp ce uleiul de motor revine în baia de ulei. Nivelul de vid din carter este limitat de un orificiu calibrat în conducta de aer curat. (etanșări arbore cotit, flanșă baia de ulei. garnitura etc.) Aerul nefiltrat intră în motor și, ca urmare, se produce îmbătrânirea uleiului și formarea de nămol.

Ventilatie reglabila a carterului
M51TU este primul motor diesel BMW cu ventilație variabilă a carterului.
Motoarele diesel BMW cu ventilație variabilă a carterului pentru separarea uleiului pot fi echipate cu un separator de ulei ciclonic, labirint sau sită.
În cazul ventilației controlate a carterului, cavitatea carterului este conectată la conducta de aer curat după filtrul de aer prin următoarele componente:

• conductă de ventilație;
• camera de calmare;
• canal de gaz al carterului;
• separator de ulei;
• supapă de reglare a presiunii.

Fig. 23 - compartimentul ulei motor leneș M47
1- Gaze brute de scurgere
2- Separator de ulei ciclonic
3- Separator de ulei cu plasă
4- Supapă de reglare a presiunii
5- Filtru de aer
6- Canal către conducta de aer curat
7- Furtun pentru curățarea conductei de aer
8- Conducta de aer curata

Există un vid în conducta de aer curat datorită funcționării turbocompresorului OG.
Sub influența diferenței de presiune față de carter, gazele de scurgere intră în chiulasă și ajung mai întâi în camera de oprire de acolo.
Camera de oprire este folosită pentru a permite uleiului stropit, de exemplu de arborii cu came, să intre în sistemul de ventilație al carterului. Dacă separarea uleiului se realizează prin intermediul unui labirint, sarcina camerei de oprire este de a elimina fluctuațiile gazelor din carter. Acest lucru va elimina excitația diafragmei în supapa de control al presiunii. La motoarele cu separator de ulei ciclonic, aceste fluctuații sunt destul de acceptabile, deoarece acest lucru crește eficiența separării uleiului. Gazul este apoi depus într-un separator de ulei ciclonic. Prin urmare, aici camera de calmare are un design diferit decât în ​​cazul separării uleiului labirint.
Gazele de scurgere trec prin conducta de alimentare către separatorul de ulei, în care este separat uleiul de motor. Uleiul de motor separat curge înapoi în baia de ulei. Gazele curatate ale carterului sunt alimentate continuu prin supapa de control al presiunii la conducta de aer curat din amonte de turbocompresorul OG.Motoarele diesel moderne BMW sunt echipate cu separatoare de ulei din 2 componente. În primul rând, se efectuează o separare preliminară a uleiului folosind un separator de ulei ciclonic, iar apoi - cea finală în următorul separator de ulei cu sită suplimentară. În aproape toate motoarele diesel moderne BMW, ambele separatoare de ulei sunt găzduite în aceeași carcasă. Excepție este motorul M67. Aici, separarea uleiului se realizează și prin separatoare de ulei ciclonice și cu plasă, dar acestea nu sunt combinate într-o singură unitate. Separarea preliminară a uleiului are loc în chiulasa (aluminiu), iar separarea finală a uleiului cu ajutorul unui separator cu sită are loc într-o carcasă separată din plastic.

Procesul de ajustare
Când motorul nu funcționează, supapa de control al presiunii este deschisă (starea A). Presiunea ambientală acționează pe ambele părți ale diafragmei, adică diafragma este complet deschisă datorită forței arcului.
Când motorul este pornit, se formează vid în galeria de admisie și supapa de control a presiunii se închide (starea V). Această condiție este întotdeauna menținută la ralanti sau la deplasare, deoarece nu există gaze de scurgere. Astfel, pe interiorul membranei acţionează un vid relativ mare (faţă de presiunea ambientală). În acest caz, presiunea ambientală, care acționează la exteriorul diafragmei, închide supapa împotriva forței arcului. Sub sarcină și rotație a arborelui cotit apar gaze de scurgere. Gaze de scurgere ( 8 ) reduc vidul relativ care actioneaza asupra membranei. Drept urmare, arcul poate deschide supapa, iar gazele de scurgere scapă. Supapa rămâne deschisă până când se stabilește un echilibru între presiunea ambientală și vidul din carter plus forța arcului (condiție CU). Cu cât se eliberează mai multe gaze de scurgere, cu atât devine mai puțin vidul relativ care acționează pe partea interioară a membranei și cu atât se deschide mai mult supapa de control al presiunii. Aceasta menține un anumit vid în carter (aprox. 15 mbar).

Separarea uleiului

Se folosesc diferite separatoare de ulei pentru a elibera gazele de carter din uleiul de motor, în funcție de tipul de motor.

• Separator de ulei ciclonic
• Separator de ulei labirint
• Separator de ulei cu plasă

Cand separator ciclonic de ulei gazele de suflare sunt direcționate în camera cilindrică astfel încât să se rotească acolo. Forța centrifugă împinge uleiul greu din gaz spre pereții cilindrului. De acolo, se poate scurge în baia de ulei prin conducta de scurgere a uleiului. Separatorul de ulei ciclonic este foarte eficient. Dar ocupă mult spațiu.
V separator de ulei labirint gazele de suflare sunt trecute printr-un labirint format din pereți despărțitori din plastic. Acest separator de ulei este găzduit într-o carcasă din capacul chiulasei. Uleiul rămâne pe deflectoare și se poate scurge în chiulasă prin găuri speciale și de acolo înapoi în baia de ulei.
Separator de ulei cu plasă capabil să filtreze chiar și cele mai mici picături. Miezul sităi este un material fibros. Cu toate acestea, fibrele fine nețesute cu conținut ridicat de funingine tind să murdărească rapid porii. Prin urmare, separatorul de ulei sită are o durată de viață limitată și trebuie înlocuit ca parte a întreținerii.

Arborele cotit cu rulmenti

Arborele cotit transformă mișcarea liniară a pistonului în mișcare de rotație. Sarcinile care actioneaza asupra arborelui cotit sunt foarte mari si extrem de dificile. Arborii cotiți sunt beți sau forjați pentru funcționare la sarcini crescute. Arborii cotiți sunt echipați cu rulmenți cu manșon, care sunt furnizați cu ulei. cu un rulment fiind ghidaj axial.

Informații generale
Arborele cotit transformă mișcarea rectilinie (reciprocă) a pistonului în mișcare de rotație. Forțele sunt transmise prin biele la arborele cotit și transformate în cuplu. În acest caz, arborele cotit este susținut de rulmenții principali.

În plus, arborele cotit îndeplinește următoarele sarcini:

• antrenarea auxiliarelor și a atașamentelor folosind curele;
• acţionarea supapei;
• adesea o acționare a pompei de ulei;
• în unele cazuri, antrenarea arborilor de echilibrare.

O sarcină apare sub influența forțelor care se schimbă în timp și direcție, momente de răsucire și încovoiere, precum și vibrații excitate. Aceste sarcini complexe impun solicitări foarte mari asupra arborelui cotit.
Durata de viață a arborelui cotit depinde de următorii factori:

• rezistența la încovoiere (punctele slabe sunt tranzițiile dintre scaunele rulmentului și obrajii arborelui);
• rezistența la torsiune (de obicei redusă de orificiile de lubrifiere);
• rezistența la vibrații de torsiune (acest lucru afectează nu numai rigiditatea, ci și zgomotul);
• rezistență la uzură (în locurile de sprijin);
• uzura simeringurilor (pierderea uleiului de motor din cauza scurgerilor).

Proiecta
Arborele cotit este format dintr-o bucată, turnată sau forjată, care este împărțită într-un număr mare de secțiuni diferite. Lagărele principale se potrivesc în rulmenții din carter.
Prin așa-zișii obraji (sau uneori cercei), la arborele cotit se leagă mașinile bielei. Această parte cu maneta și obraji se numește genunchi. Motoarele diesel BMW au un lagăr principal al arborelui cotit lângă fiecare pivot de biela. La motoarele în linie, o biela este conectată la fiecare tijă de biela printr-un rulment; la motoarele în formă de V, două. Aceasta înseamnă că arborele cotit al unui motor cu 6 cilindri în linie are șapte fuseli de rulmenți principale. Rulmenții principali sunt numerotați pe rând din față în spate.
Distanța dintre pivotul bielei și axa arborelui cotit determină cursa pistonului. Unghiul dintre butoanele de manivelă determină intervalul de aprindere în cilindrii individuali. Pentru două rotații complete ale arborelui cotit sau 720 °, are loc o aprindere în fiecare cilindru.
Acest unghi, numit distanța manivelă sau unghiul genunchiului, se calculează în funcție de numărul de cilindri, de design (motor de tip V sau în linie) și de ordinea cilindrilor. Scopul este de a rula motorul lin și uniform. De exemplu, în cazul unui motor cu 6 cilindri, obținem următorul calcul. Un unghi de 720 ° împărțit la 6 cilindri are ca rezultat o distanță între butoanele cotit sau un interval de aprindere de 120 ° a arborelui cotit.
Există găuri de lubrifiere în arborele cotit. Ele furnizează ulei la rulmenții bielei. Acestea merg de la suporturile lagărelor principale la pivoturile bielei și sunt conectate prin paturile de rulmenți la circuitul de ulei de motor.
Contragreutățile formează o masă care este simetrică față de axa arborelui cotit și, astfel, contribuie la funcționarea lină a motorului. Sunt realizate în așa fel încât, împreună cu forțele de inerție de rotație, compensează și o parte din forțele de inerție ale mișcării alternative.
Fără contragreutăți, arborele cotit s-ar deforma grav, ducând la dezechilibru și rugozitate, precum și la solicitări mari în secțiunile periculoase ale arborelui cotit.
Numărul de contragreutăți este diferit. Din punct de vedere istoric, majoritatea arborilor cotit au avut două contragreutăți, simetric la stânga și la dreapta fusului bielei. V-8-urile precum M67 au șase dintre aceleași contragreutăți.
Pentru a reduce greutatea, arborii cotiți pot fi scobiți în zona rulmenților principali din mijloc. În cazul arborilor cotit forjați, acest lucru se realizează prin găurire.

Fabricație și proprietăți
Arborii cotiți sunt fie turnați, fie forjați. Arborii cotiți forjați sunt instalați în motoarele cu cuplu mare.

Avantajele arborilor cotit turnați față de arborii cotit forjați:

• arborii cotiți turnați sunt semnificativ mai ieftini;
• materialele de turnătorie se pretează foarte bine la tratarea suprafeței pentru a crește rezistența la vibrații;
• arborii cotiți turnați în același design au o greutate mai mică de cca. pe 10 %;
• arborii cotiți turnați sunt mai bine prelucrați;
• obrajii arborelui cotit de obicei nu trebuie prelucrați.

Avantajele arborilor cotit forjați față de arborii cotit turnați:

• arborii cotit forjați sunt mai rigidi și au o rezistență mai bună la vibrații;
• în combinație cu un bloc de carter din aluminiu, transmisia ar trebui să fie cât mai rigidă posibil, deoarece carterul bloc în sine are o rigiditate scăzută;
• arborii cotiți forjați au o uzură redusă a lagărelor.

Avantajele arborilor cotit forjați pot fi compensate de arborii cotit cu volute prin:

• diametru mai mare în zona rulmenților;
• sisteme scumpe de amortizare a vibrațiilor;
• design foarte rigid al carterului.

Rulmenți

După cum sa menționat deja, arborele cotit al unui motor diesel BMW este montat în rulmenți pe ambele părți ale tijei de biela. Acești rulmenți principali țin arborele cotit în carter. Partea încărcată este în capacul rulmentului. Aici este percepută forța care decurge din procesul de ardere.
Rulmenții principali cu uzură redusă sunt necesari pentru funcționarea fiabilă a motorului. Prin urmare, se folosesc carcase de rulment, a căror suprafață de alunecare este acoperită cu materiale speciale pentru rulmenți. Suprafața de alunecare este în interior, adică carcasele rulmentului nu se rotesc cu arborele, ci sunt fixate în carter.
Uzura redusă se realizează atunci când suprafețele de alunecare sunt separate de o peliculă subțire de ulei. Aceasta înseamnă că trebuie asigurată o alimentare suficientă cu ulei. În mod ideal, acest lucru se face din partea descărcată, adică, în acest caz, din partea patului portant principal. Lubrifierea cu ulei de motor are loc prin orificiul de ulei. O canelură circulară (radial) îmbunătățește distribuția uleiului. Cu toate acestea, reduce suprafața de alunecare și astfel crește presiunea efectivă. Mai precis, rulmentul este împărțit în două jumătăți cu capacitate portantă mai mică. Prin urmare, canelurile de ulei sunt de obicei situate numai în zona descărcată. Uleiul de motor răcește și rulmentul.

Rulmenți cu inserție în trei straturi
Rulmenții principali ai arborelui cotit, care sunt supuși unor cerințe ridicate, sunt adesea proiectați ca rulmenți cu căptușeală cu trei straturi. Pe acoperirea lagărului metalic (de exemplu, plumb sau bronz de aluminiu), un strat de babbitt este galvanizat suplimentar pe căptușeala de oțel. Acest lucru oferă o îmbunătățire a proprietăților dinamice. Cu cât stratul este mai subțire, cu atât rezistența unui astfel de strat este mai mare. Grosimea babbitului este de aprox. 0,02 mm, grosimea bazei lagărului metalic este cuprinsă între 0,4 și 1 mm.

Rulmenți acoperiți
Un alt tip de rulment de arbore cotit este un rulment spray. Acesta este un rulment cu o inserție cu trei straturi cu un strat pulverizat pe suprafața de alunecare care poate rezista la sarcini foarte mari. Acești rulmenți sunt utilizați la motoarele cu încărcare mare.
Rulmenții pulverizați sunt foarte duri în ceea ce privește proprietățile materialului. Prin urmare, acești rulmenți sunt utilizați de obicei în locurile în care au loc cele mai mari sarcini. Aceasta înseamnă că rulmenții pulverizați sunt instalați doar pe o parte (partea de presiune). Pe partea opusă este întotdeauna instalat un rulment mai moale, și anume un rulment cu o inserție cu trei straturi. Materialul mai moale al unui astfel de rulment este capabil să culeagă particulele de murdărie din piesă. Acest lucru este extrem de important pentru a preveni deteriorarea acestuia.
Particulele mici sunt separate în timpul evacuării. Prin intermediul câmpurilor electromagnetice, aceste particule sunt aplicate pe suprafața de alunecare a unui rulment cu o căptușeală cu trei straturi. Acest proces se numește pulverizare. Stratul de alunecare pulverizat este caracterizat de o distribuție optimă a componentelor individuale.
Rulmenții pulverizați în zona arborelui cotit sunt utilizați la motoarele diesel BMW cu putere maximă și în versiunile TOP.

Manipularea atentă a carcasei rulmentului este esențială, deoarece stratul metalic foarte subțire al rulmentului nu este capabil să compenseze deformarea plastică.
Rulmenții acoperiți pot fi distinși prin litera „S” în relief pe partea inferioară a capacului rulmentului.
Rulment axial
Arborele cotit are un singur rulment axial, care este adesea denumit lagăr de centrare sau axial. Rulmentul ține arborele cotit axial și trebuie să absoarbă forțele pe direcția longitudinală. Aceste forțe apar sub acțiunea:

• roți dințate cu dinți elicoidali pentru a antrena pompa de ulei;
• controlul ambreiajului;
• accelerația mașinii.

Rulmentul axial poate fi sub forma unui rulment cu flanșă sau a unui rulment despicat cu semi-inele de tracțiune.
Rulmentul axial cu flanșă are 2 suprafețe de rezemare a arborelui cotit și se sprijină pe patul rulmentului principal din carter. Rulmentul cu flanșă este o jumătate de rulment dintr-o singură bucată, cu o suprafață plană perpendiculară sau paralelă pe axă. Motoarele anterioare aveau doar o jumătate de rulment cu un umăr. Arborele cotit a fost susținut axial doar la 180 °.
Rulmenții compoziți sunt formați din mai multe părți. Cu această tehnologie, o jumătate de inel persistent este instalat pe ambele părți. Acestea asigură o conexiune stabilă și liberă la arborele cotit. Datorită acestui fapt, inelele de împingere sunt mobile și se potrivesc uniform, ceea ce reduce uzura. La motoarele diesel moderne, două jumătăți ale unui rulment despicat sunt instalate pentru a ghida arborele cotit. Ca urmare, arborele cotit este susținut la 360 °, ceea ce asigură o stabilitate axială foarte bună.
Este important să asigurați lubrifierea cu ulei de motor. Defecțiunea rulmentului de tracțiune este de obicei cauzată de supraîncălzire.
Un rulment axial uzat începe să facă zgomot, în primul rând în zona amortizorului de vibrații de torsiune. Un alt simptom poate fi defecțiunile senzorului arborelui cotit, care la vehiculele cu transmisie automată se manifestă prin șocuri puternice la schimbarea vitezelor.

Biele cu rulmenți Informații generale
O biela din mecanismul manivelei conectează pistonul la arborele cotit. Acesta transformă mișcarea liniară a pistonului în mișcare de rotație a arborelui cotit. În plus, transferă forțele de ardere asupra pistonului de la piston la arborele cotit. Deoarece este o piesă care suferă accelerații foarte mari, masa sa are un impact direct asupra puterii și netezimii motorului. Prin urmare, la crearea celor mai confortabile motoare de funcționare, se acordă o mare importanță optimizării masei bielelor. Biela este supusă unor sarcini de forțe de acțiune a gazelor din camera de ardere și maselor inerțiale (inclusiv propriile sale). Biela este supusă unor sarcini variabile de compresie și tracțiune. La motoarele pe benzină de mare viteză, sarcinile de tracțiune sunt critice. În plus, din cauza deflexiunii laterale a bielei, apare forța centrifugă, care provoacă îndoire.

Caracteristicile bielelor sunt:

• Motoare M47 / M57 / M67: părțile lagărelor de pe biela sunt realizate sub formă de rulmenți cu pulverizare;
• Motor M57: biela este aceeași cu cea a motorului M47, material C45 V85;
• Motor M67: biela trapezoidală cu cap inferior realizat prin rupere, material C70;
• M67TU: Grosimea peretelui lagărului de biele a fost mărită la 2 mm. Șuruburile bielei sunt instalate pentru prima dată cu material de etanșare.

Biela transmite forța și forța de la piston către arborele cotit. Bielele de astăzi sunt fabricate din oțel forjat, iar conectorul de pe capul mare este realizat prin rupere. Ruptura are, printre altele, avantajele că planurile de despicare nu necesită prelucrare suplimentară și că ambele părți sunt poziționate precis una față de cealaltă.

Proiecta
Biela are două capete. Printr-un cap mic, biela este conectată la piston folosind un bolt de piston. Datorită deflexiunii laterale a bielei în timpul rotației arborelui cotit, aceasta trebuie să se poată roti în piston. Acest lucru se face folosind un rulment cu manșon. Pentru aceasta, o bucșă este presată în capul mic al bielei.
Uleiul este furnizat lagărului printr-un orificiu de la acest capăt al bielei (partea pistonului). Pe partea arborelui cotit există un cap mare de biela despicat. Capul mare al bielei este împărțit astfel încât biela să poată fi conectată la arborele cotit. Funcționarea acestei unități este asigurată de un lagăr alunecat. Rulmentul cu manșon este format din două bucșe. Un orificiu de ulei din arborele cotit alimentează rulmentul cu ulei de motor.
Următoarele figuri arată geometria bielelor cu conectori drepti și oblici. Bielele oblice sunt utilizate în principal la motoarele în formă de V.
Datorită sarcinilor mari, motoarele în formă de V au un diametru mare al fuselor de biele. Conectorul oblic vă permite să faceți carterul mai compact, deoarece atunci când arborele cotit se rotește, descrie o curbă mai mică în partea de jos.

Biela trapezoidală
În cazul unei biele trapezoidale, capul mic are o secțiune transversală trapezoidală. Aceasta înseamnă că biela devine mai subțire de la baza adiacentă bielei până la capătul micului cap al bielei. Acest lucru permite o reducere suplimentară a greutății, deoarece materialul este economisit pe partea „descărcată”, în timp ce întreaga lățime a rulmentului este menținută pe partea încărcată. Un alt avantaj este că nu există orificiu de lubrifiere în capul mic al bielei, deoarece uleiul curge prin peretele lateral teșit al lagărului simplu. Absența unei găuri elimină impactul negativ asupra rezistenței, ceea ce face ca biela să fie și mai subțire în acest loc. Acest lucru nu numai că economisește greutate, dar se obține și un câștig în spațiul pistonului.

Fabricație și proprietăți
Semifabricatul bielei poate fi realizat în diferite moduri.

Ștanțare la cald
Materialul de pornire pentru fabricarea semifabricatului bielei este o tijă de oțel, care se încălzește timp de cca. până la 1250-1300 "C. Prin rulare, masele sunt redistribuite către capetele bielei. Când forma de bază se formează în timpul ștanțarii, se formează o fulgeră din cauza excesului de material, care este apoi îndepărtat. În acest caz, găurile în se realizează şi capetele de biele.proprietăţile de perforare sunt îmbunătăţite prin tratament termic.

Casting
La turnarea bielelor, se folosește un model din plastic sau metal. Acest model este format din două jumătăți care formează împreună o biela. Fiecare jumătate este turnată în nisip, astfel încât jumătățile inverse să fie obținute în mod corespunzător. Dacă acum sunt conectate, obțineți o matriță pentru turnarea unei biele. Pentru o mai mare eficiență, multe biele sunt turnate una lângă alta într-o matriță de turnare. Forma este umplută cu fier lichid, care apoi se răcește încet.

Tratament
Indiferent de modul în care au fost realizate piesele de prelucrat, acestea sunt tăiate la dimensiunile finale.
Pentru a asigura funcționarea lină a motorului, bielele trebuie să aibă o masă dată într-un interval de toleranță îngust. Anterior, pentru aceasta, au fost stabilite dimensiuni suplimentare pentru prelucrare, care au fost apoi frezate, dacă era necesar.Cu metodele moderne de fabricație, parametrii tehnologici sunt controlați atât de precis încât acest lucru permite fabricarea bielelor în limitele de greutate admise.
Sunt prelucrate doar suprafețele de capăt ale capetelor mari și mici și ale capetelor de biele în sine. Dacă conectorul capului bielei este realizat prin tăiere, atunci suprafețele conectorului trebuie prelucrate suplimentar. Suprafața interioară a capului mare de biela este apoi găurită și șlefuită.

Ruperea conectorului
În acest caz, capul mare se desparte ca urmare a fracturii. În acest caz, locația specificată a defecțiunii este marcată prin perforarea cu o broșă sau folosind un laser. Apoi, capul bielei este prins pe un dorn special din două piese și separat prin apăsarea unei pane.
Pentru aceasta este nevoie de material care se rupe fără a fi tras prea mult în prealabil (deformare La rupere capacul bielei, atât în ​​cazul unei biele din oțel, cât și în cazul unei biele din materiale pulverulente, se formează o suprafață de rupere. Aceasta structura de suprafață centrează cu precizie capacul rulmentului principal în timpul instalării pe biela.
Ruperea are avantajul că nu este necesar un tratament suplimentar al suprafeței conectorului. Ambele jumătăți se potrivesc exact. Nu este necesară poziționarea cu manșoane de centrare sau șuruburi. Dacă capacul bielei este inversat lateral sau plasat pe o altă bielă, structura de rupere a ambelor părți este distrusă și capacul nu este centrat. În acest caz, întreaga biela trebuie înlocuită cu una nouă.

Prindere cu filet

Conexiunea filetată a bielei necesită o abordare specială, deoarece este supusă la sarcini foarte mari.
Bielele filetate sunt supuse unor sarcini în schimbare foarte rapidă în timpul rotației arborelui cotit. Deoarece biela și șuruburile sale de montare sunt părți mobile ale motorului, greutatea lor ar trebui să fie minimă. În plus, constrângerile de spațiu necesită o montură compactă cu filet. Acest lucru are ca rezultat o sarcină foarte mare pe fixarea filetată a bielei, ceea ce necesită o manipulare deosebit de atentă.
Pentru detalii despre filetele bielei, cum ar fi filetele, ordinea de strângere etc., consultați TIS și ETK.
La instalare un nou set de biele:
Șuruburile bielei pot fi strânse o singură dată în timpul instalării bielei pentru a verifica jocul lagărului și apoi în timpul instalării finale. Deoarece șuruburile bielei au fost deja strânse de trei ori la prelucrarea bielei, acestea au atins deja rezistența maximă la tracțiune.
Dacă bielele sunt folosite din nou și numai șuruburile bielei sunt înlocuite: șuruburile bielei trebuie strânse din nou după verificarea jocurilor lagărelor, slăbite din nou și strânse a treia oară pentru a obține rezistența maximă la tracțiune.
Dacă șuruburile bielei sunt strânse de cel puțin trei ori sau de mai mult de cinci ori, acest lucru va deteriora motorul.

Piston cu inele si bolt piston

Pistoanele transformă presiunea gazului de ardere în mișcare Forma coroanei pistonului este decisivă pentru formarea amestecului. Segurile de piston asigură o etanșare completă a camerei de ardere și controlează grosimea peliculei de ulei de pe peretele cilindrului.
Informații generale
Pistonul este prima verigă dintr-un lanț de piese care transmit puterea motorului. Sarcina pistonului este de a absorbi forțele de presiune generate în timpul arderii și de a le transmite prin bolțul pistonului și biela către arborele cotit. Adică transformă energia termică a arderii în energie mecanică. În plus, pistonul trebuie să ghideze capul superior al bielei. Pistonul, împreună cu segmentele pistonului, trebuie să împiedice consumul de gaze și ulei să iasă din camera de ardere și să facă acest lucru în mod fiabil în toate modurile de funcționare a motorului. Uleiul de pe suprafețele de contact ajută la etanșare. Pistoanele motoarelor diesel BMW sunt fabricate exclusiv din aliaje de aluminiu-siliciu. Sunt instalate așa-numitele pistoane autotermale cu manșon solid, în care benzile de oțel incluse în turnare servesc la reducerea spațiului de instalare și la controlul cantității de căldură generată de motor. Pentru a se potrivi cu materialul într-o pereche, pe pereții cilindrilor se aplică un strat de grafit din fontă cenușie pe suprafața mantalei pistonului (prin metoda frecării semifluide), datorită căreia frecarea este redusă și caracteristicile acustice sunt îmbunătățite.

Ca parte a mecanismului manivelei, pistonul este supus unor solicitări:

• forțele de presiune ale gazelor formate în timpul arderii;
• piese inerțiale mobile;
• forțe de alunecare laterală;
• moment în centrul de greutate al pistonului, care este cauzat de poziția știftului pistonului cu o decalare față de centru.

Forțele inerțiale ale pieselor alternative sunt cauzate de mișcarea pistonului în sine, a segmentelor de piston, a știftului pistonului și a pieselor de biela. Forțele de inerție cresc într-o relație pătratică cu viteza de rotație. Prin urmare, la motoarele de mare viteză, o masă mică de pistoane, împreună cu inele și bolțurile pistonului, este foarte importantă. La motoarele diesel, coroanele pistonului sunt solicitate în mod deosebit datorită presiunii de aprindere de până la 180 bar.
Deformarea bielei creează o sarcină laterală pe piston perpendicular pe axa cilindrului. Aceasta acționează în așa fel încât pistonul, respectiv, după punctul mort inferior sau punctul mort superior, este presat dintr-o parte a peretelui cilindrului pe cealaltă. Acest comportament se numește schimbare de potrivire sau schimbare de latură. Pentru a reduce zgomotul și uzura pistonului, știftul pistonului este adesea poziționat la cca. 1-2 mm (diaxial), se creează un moment care optimizează comportamentul pistonului la schimbarea contactului.

Proiecta

Principalele zone ale pistonului se disting:

• fundul pistonului;
• o centură de inele de piston cu un canal de răcire;
• fusta piston;
• boss piston.

Motoarele diesel BMW au o cameră de ardere în coroana pistonului. Forma cavității este determinată de procesul de ardere și de locația supapelor. Zona curelei inelului pistonului este partea inferioară a așa-numitei centuri de incendiu, între coroana pistonului și primul inel al pistonului, precum și puntea dintre al 2-lea inel al pistonului și inelul răzuitor de ulei.