Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давление газов при такте сгорание- расширение и превращает прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Кривошипно-шатунный механизм состоит из блока цилиндров с головками, поршней с кольцами, поршневых пальцев, шатунов, коленчатого вала, маховика и поддона картера.
Блок цилиндров является основной деталью двигателя, к которой крепятся все механизмы и детали.
Цилиндры в блоке могут быть расположены V – образно в два ряда под углом 90 0 (двигатели ЗИЛ-130 и ЗМЗ-53, рис.6) или вертикально в один ряд (двигатель ГАЗ-21, рис.7).
Блоки цилиндров отливают из чугуна (ЗИЛ-130) или алюминиевого сплава (ЗМЗ-53 и ГАЗ-21). В той же отливке выполнены картер и стенки рубашки охлаждения, окружающие цилиндры двигателя.
В блоках изучаемых двигателей устанавливают вставные гильзы, омываемые охлаждающей жидкостью. Внутренняя поверхность гильзы (цилиндра) служит направляющей для поршней. Гильзу растачивают под требуемый размер и шлифуют. Гильзы, омываемые охлаждающей жидкостью, называют мокрыми. Они в нижней части имеют уплотнительные кольца. Вверху уплотнение гильз достигается за счет прокладки головки цилиндров.
Увеличение срока службы гильз цилиндров достигается в результате запрессовки в наиболее изнашиваемую (верхнюю) их часть коротких тонкостенных гильз из кислотоупорного чугуна. Блок цилиндров V-образного двигателя ЗИЛ-130 и ЗМЗ-53 сверху закрыт двумя, а ГАЗ-21 одной головкой из алюминиевого сплава. В головке цилиндров размещены камеры сгорания, в которых имеются резьбовые отверстия для свечей зажигания. Для охлаждения камер сгорания вокруг них выполнена специальная рубашка.
На головке цилиндров закреплены детали газораспределителя это известно из многочисленных автоновостей, которые мы каждый день просматриваем. В головке цилиндров выполнены впускные и выпускные каналы и установлены вставные седла и направляющие втулки клапанов. Для создания герметичности между блоком и головкой цилиндров установлена металлоасбестовая прокладка, а крепление головки к блоку цилиндров осуществлено шпильками с гайками.
В двигателе ЗМЗ-53 гильзы цилиндров в верхней части удерживаются только головкой цилиндров, поэтому при сборке необходимо подбирать комплект медных уплотнительных колец нижней части гильзы так, чтобы гильза выступала над плоскостью разъема блока и головки цилиндров на 0,02-0,09 мм (рис.8). Головка цилиндров сверху закрыта штампованной крышкой. Между крышкой и головкой устанавливают прокладки из маслоустойчивой резины.
Поршень воспринимает давление газов при рабочем такте и передает его через поршневой палец и шатун на коленчатый вал. Поршень представляет собой перевернутый цилиндрический стакан, отлитый из алюминиевого сплава (рис. 9). В верхней части поршня расположена головка с канавками, в которые вставлены поршневые кольца.
Ниже головки выполнена юбка, направляющая движение поршня. В юбке поршня имеются приливы-бобрышки с отверстиями для поршневого пальца.
При работе двигателя поршень, нагреваясь, расширится и, если между ним и зеркалом цилиндра не будет необходимого зазора, заклиниться в цилиндре, и двигатель прекратит работу. Однако большой зазор между поршнем и зеркалом цилиндра также нежелателен, так как это приводит к прорыву части газов и картер двигателя, падению давления в цилиндре и уменьшению мощности двигателя.
Чтобы поршень не заклинивался при прогретом двигателе, головку поршня выполняют меньшего диаметра, чем юбку, а саму юбку в поперечном сечении изготавливают не цилиндрической формы, а в виде эллипса с большей осью его плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу. На юбке поршня имеется разрез. Из-за овальной формы и разреза юбки предотвращается заклинивание поршня при работе прогретого двигателя.
Общее устройство поршней всех изучаемых двигателей принципиально одинаковое, но каждый из них отличается диаметром и рядом особенностей, присущих только данному двигателю. Например, в головке поршня двигателя ЗИЛ-130 залито чугунное кольцо, в котором сделана канавка под вернее поршневое кольцо.
Юбки поршней изучаемых двигателей в нижней части имеют выемки для прохода противовесов вала при его вращении. Юбки поршней двигателей ЗМЗ-53 в продольном сечении имеют форму усеченного конуса. Разрез на юбках поршней двигателей ЗИЛ-130 косой, а двигателей ЗМЗ-53 и ГАЗ-21 Т-образный.
Для правильной сборки поршня с шатуном на днищах головок большинства поршней выбита стрелка с надписью «вперед», а на поршнях двигателей ЗМЗ-53 надпись « вперед» расположена на приливах бобышек.
Поршни всех изучаемых двигателей после механической обработки покрывают оловом, что способствует лучшей приработке и уменьшению износа их в первоначальный период работы двигателя.