Классификация и общее устройство автомобилей лекция

Классификация и общее устройство автомобилей

Автомобиль представляет собой механическое транспортное средство, которое предназначено для перевозки грузов, людей и выполнения специальных задач.
Автомобили и автомобильные подвижные составы по назначению делятся на:

Автомобиль состоит из агрегатов, механизмов и систем, которые образуют шасси, кузов, двигатель.
Шасси включает в себя трансмиссию, ходовую часть и механизмы управления.
Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от двигателя к колесам ведущих мостов, кроме этого трансмиссия изменяет крутящий момент по величине и направлению. Трансмиссия, в свою очередь, состоит из сцепления, коробки передач, карданной передачи, а также одного или нескольких ведущих мостов.
Сцепление представляет собой механизм, который позволяет кратковременно и плавно разъединить или соединить двигатель с механизмами трансмиссии.
Коробка передач представляет собой механизм, который преобразовывает по величине и направлению крутящий момент, передающийся от двигателя через сцепление. Коробка передач дает возможность автомобилю двигаться вперед и назад, а также она позволяет отключать двигатель от ведущих мостов на длительное время.
Карданная передача передает крутящий момент от коробки передач к ведущим мостам под изменяющимися углами в зависимости от неровностей дорожного покрытия.
Ведущий мост представляет собой механизм, который включает в себя главную передачу и дифференциал с полуосями.
Главная передача позволяет преобразовать крутящий момент по величине и передает его от карданной передачи через дифференциал на полуоси ведущих колес под постоянным углом.
Дифференциал — это механизм, который позволяет вращаться колесам с различной скоростью относительно друг друга в зависимости от степени сцепления их с дорожным покрытием.
Ходовая часть включает в себя раму, рессоры, амортизаторы, заднюю и переднюю передачи, колеса и шины.
Механизмы управления дают возможность изменять скорость и направление движения, а также останавливать автомобиль и удерживать его на месте. Механизмы управления включают в себя тормозную систему и рулевое управление.
Кузов грузового автомобиля включает в себя кабину водителя и платформу для размещения груза. Кроме этого к кузову также относятся крылья, облицовка, капот и брызговики. Легковые автомобили имеют несущий кузов, к которому крепятся все агрегаты и механизмы. Кузов автобуса представляет собой салон, который служит для размещения пассажиров. Кузов является одной из самых дорогостоящих частей автомобиля.
Двигатель представляет собой агрегат, который преобразует тепловую энергию, получающуюся при сгорании топлива в цилиндрах в механическую работу, в результате чего с помощью кривошипно-шатунного механизма создается крутящий момент, который используется для передвижения автомобиля.

Источник

Тема 1. Классификация и общее устройство автомобиля

Устройство автомобилей

Курс лекции

Разработал: преподаватель Абрамова О.Н.

Содержание:

Введение………………………………………………………………………………………… …….3
1. Тема 1. Классификация и общее устройство автомобилей………………………… …….7
1.1. Классификация автомобилей…………………………………………………………….. …….7
1.2. Общее устройство автомобилей………………………………………………………. ……10
2. Тема 2. Двигатель………………………………………………………………………. ……13
2.1. Классификация, общее устройство и принцип работы двигателя……………………. ……13
2.2. Кривошипно – шатунный механизм…………………………………………………….. ……21
2.3. Механизм газораспределения…………………………………………………………… ……27
2.4. Система охлаждения двигателя…………………………………………………………. ……32
2.5. Система смазки двигателя……………………………………………………………….. ……36
3. Тема 3. Система питания двигателей…………………………………………………. ……44
3.1. Система питания бензиновых двигателей………………………………………………. ……44
3.2. Система питания дизельных двигателей………………………………………………… ……73
3.3. Система питания двигателя газом……………………………………………………….. ……89
4. Тема 4. Электрооборудование автомобилей…………………………………………. ……94
4.1. Основные сведения по электротехнике…………………………………………………. ……94
4.2. Источники тока……………………………………………………………………………. ……98
4.3. Потребители тока…………………………………………………………………………. …..107
5. Тема 5. Трансмиссия автомобиля……………………………………………………… …..128
5.1. Общие сведения о трансмиссии…………………………………………………………. …..128
5.2. Типы трансмиссий………………………………………………………………………… …..129
5.3. Сцепление………………………………………………………………………………….. …..131
5.4. Коробки переключения передач………………………………………………………. …..137
5.5. Карданная передача………………………………………………………………………. …..161
5.6. Ведущие мосты……………………………………………………………………………. …..162
6. Тема 6. Ходовая часть автомобиля…………………………………………………… …..173
6.1. Несущая система………………………………………………………………………….. …..173
6.2. Мосты и подвески автомобилей…………………………………………………………. …..175
6.3. Амортизаторы…………………………………………………………………………….. …..190
6.4. Установка передних колес автомобилей………………………………………………. …..192
6.5. Колеса грузовых и легковых автомобилей……………………………………………. …..193
7. Тема 7. Кузов автомобиля……………………………………………………………. …..199
7.1. Кузов грузового автомобиля…………………………………………………………….. …..199
7.2. Кузов автобуса……………………………………………………………………………. …..202
7.3. Кузов легкового автомобиля…………………………………………………………….. …..204
7.4. Вентиляция и отопление кузова…………………………………………………………. …..208
7.5. Конструктивные мероприятия, обеспечивающие безопасность……………………. …..209
8. Тема 8. Системы управления………………………………………………………….. …..210
8.1. Рулевое управление………………………………………………………………………. …..210
8.2. Тормозная система……………………………………………………………………….. …..224
Список литературы…………………………………………………………………………… …..243

Введение

Человек очень быстро осознал, что его собственной силы (мощности) не хватает для выполнения очень многих задач, стоящих на его жизненном пути. Поэтому человечество стало использовать различные природные источники энергии, прежде всего, энергию ветра, энергию движущейся воды или энергию домашних животных. Всадник всегда передвигался быстрее пешего, а на повозке, запряжённой домашним животным, удавалось перевозить тяжёлые грузы на значительные, для того времени, расстояния.

Паровой двигатель был первой машиной, давшей человечеству механическую энергию, прямо не зависящую от природы. Паровой двигатель резко ускорил развитие промышленности, и именно он стал катализатором машинной революции, и что очень важно, он позволил создать надёжную транспортную систему, систему железных дорог. Железнодорожный транспорт позволил перевозить на большие расстояния большие объёмы грузов, с необходимой экономической целесообразностью, позволившей ускорить развитие промышленности. По железной дороге перевозились не только грузы, но и большое количество пассажиров, с необходимыми условиями комфорта.

Естественно пытливые умы изобретателей пытались применить паровые двигатели на самодвижущихся экипажах, предназначенных для движения по простым дорогам. Но этому мешал один из врождённых недостатков парового двигателя, который был менее заметен на железных дорогах, а, именно, большой вес, как самого двигателя, так и воды с топливом, которые необходимо было возить для обеспечения работы двигателя.

С появлением паровой машины (2-я половина 18 в.) создание самодвижущихся повозок быстро продвинулось вперёд. В 1769—70 во Франции Ж. Кюньо построил первый паровой автомобиль, предназначенный для перевозки пушек.

Рис. 1.1 Автомобиль Кюньо

Техническое совершенство паровых машин быстро прогрессировало, мощней и надежнее становились стационарные паровые машины (двигатели), мощней, легче и, можно сказать, красивей становились паровозы, но паровой двигатель имел врождённые недостатки.

· разработка конструкции автомобиля

· постройка образца и испытания его на публике

Благодаря всем этим условиям, Бенц официально считается изобретателем автомобиля. Творение Бенца представляло собой трехколесный самодвижущийся экипаж, рассчитанный на двух человек и оборудованный четырехтактным бензиновым мотором с водяным охлаждением

Рис. 1.2 Автомобиль Бенца

Примерно в это же время другой немецкий изобретатель Готлиб Даймлер также сконструировал экипаж с бензиновым мотором. Его двигатель был более совершенным, его компоновка практически не изменилась до сих пор (впрыск в цилиндр бензино-воздушной смеси, воспламенение ее от электрической искры, размещение коленчатого вала и цилиндра в одном блоке). Двигатель Даймлера сочетал в себе достижения металлургии, химии (топливо), электротехники того времени. Готлиб Даймлер заслуженно считается «отцом» автомобильного двигателя.

В 1897 году немецкий инженер Рудольф Дизель спроектировал и изготовил ДВС с самовоспламенением топлива в цилиндре двигателя. Двигатели Дизеля начали широко применяться только в тридцатые годы 20 века, когда развитие техники и технологии позволили создать топливный насос высокого давления (ТНВД).

В СССР дизельный двигатель был установлен на танк Т-34, которой считается лучшим танком Второй мировой войны.

И Даймлер, и Дизель при проектировании своих двигателей использовали разработки немецкого инженера Николауса Августа Отто. Именно он создал теорию 4-х тактного двигателя и построил действующую модель, однако его двигатель был громоздкий и использоваться мог только как стационарный.

Рис. 1.3. Четырехтактный двигатель Отто

Первые двигатели и Даймлера и Дизеля были одноцилиндровыми, малой мощности. В дальнейшем, для увеличения мощности стали делать многоцилиндровые двигатели, с расположением цилиндров или в ряд (рядные) или V-образно.

Массовый выпуск при такой организации производства был ограничен. Владельцами автомобилей были только состоятельные люди. Для массового выпуска автомобилей необходимо было снизить трудоемкость изготовления всех деталей и узлов, поэтому в США Генри Форд (знаменитый конструктор и промышленник) в 1914 г. построил завод с поточным производством. Каждая операция детали производилась на отдельных станках различными работниками. Сборка узлов и автомобиля в целом производилась на конвейере, где каждый рабочий выполнял отдельные операции, после чего конвейер перемещался, позволяя производить последующие операции другим работникам.

Производительность труда при поточном производстве и конвейерной сборке увеличивалась в десятки раз, что позволяло увеличивать выпуск и снижать стоимость автомобиля. Автомобиль становился доступен не только богатым, но и людям со средним достатком.

Появление надежных мощных компактных двигателей вызвало рост авиации. В то же время совершенствование конструкций автомобилей и двигателей ставило новые задачи перед металлургией, химией, электротехникой, станкостроением. Другими словами, бурный рост автостроения ускорял развитие этих отраслей производства.

Производство автомобилей в России началось в 1908 г. со сборки машин на Русско-Балтийском вагоностроительном заводе в Риге. Было выпущено примерно 800 машин, т.ч. и грузовые. В 1916 г. состоялась закладка завода Автомобильного Московского Общества (АМО), где с 1917 г. по 1919 г. собирались автомобили Ф-15 по итальянской лицензии. С 1919 г. по 1923 г. завод выполнял в основном ремонт автомобилей. 1 ноября 1924 г. был собран первый советский грузовик АМО-Ф-15. Именно 1924 год считается годом начала развития отечественного автомобилестроения. В развитии отечественной автомобильной промышленности можно выделить
несколько основных этапов:

Рис. 1.4. Первый советский грузовик

1 этап: 1924—1930 гг. — мелкосерийное производство автомобилей на заводе АМО (в настоящее время АМО ЗИЛ).
В 1925 г. начал выпуск грузовых автомобилей Ярославский автомобильный завод.
В 1930 г. пущен в строй Московский завод малолитражных автомобилей, принято решение о строительстве в Нижнем Новгороде автомобильного завода мощностью 100 тыс. автомобилей в год.
2 этап: 1931—1946 гг. — основными задачами стали создание материальной базы для массового производства автомобилей и обеспечение заводов высококвалифицированными кадрами.
В 1931 г. начата реконструкция завода АМО для массового
производства грузовиков конвейерным способом.
В 1932 г. построен Горьковский автомобильный завод, начался серийный выпуск грузовиков ГАЗ-АА. В этот период начал выпуск большегрузных автомобилей Ярославский автомобильный завод, Московский завод малолитражных автомобилей освоил производство легковых автомобилей КИМ-10. В середине 30-х годов СССР занимало первое место в Европе и второе в мире по выпуску грузовых транспортных средств.
В 1944 г. построен завод на Урале, начат выпуск грузовых автомобилей ЗИС-5В. 3 этап: 1947—1958 гг. — разработаны и поставлены на производство автомобили новых конструкций: грузовые большой грузоподъемности, тягачи, автомобили-самосвалы, специализированные (пожарные, санитарные и др.). Вступили в строй новые автомобильные и автобусные заводы в городах Минск, Павлово, Кутаиси, Кременчуг и Львов. Расширился типаж грузовых и легковых автомобилей и автобусов.
4 этап: 1959—1965 гг. — увеличивается число выпускаемых автомобилей, повышается их качество. Происходит специализация и кооперирование заводов по выпуску автомобилей. Так, Ярославский автомобильный завод (ныне ЯМЗ) становится заводом по выпуску дизелей, а производство автомобилей передается на новый завод в г. Кременчуг. Производство карьерных самосвалов грузоподъемностью выше 25 т, изготовляемых на Минском автомобильном заводе, передано Белорусскому автомобильному заводу в г. Жодино.
5 этап: 1966—1970 гг. — реконструкция и техническое перевооружение заводов ГАЗ, ЗИЛ, АЗЛК, МАЗ, БелАЗ и др. Вступили в строй Ижевский автомобильный завод по производству автомобилей «Москвич»-408 и Волжский автомобильный завод в г. Тольятти.
6 этап: 1971—1980 гг. — интенсивное развитие автомобилестроения. В 1975 г.
было выпущено 1 964 000 автомобилей. 16 марта 1976 г. в г. Набережные
Челны был выпушен первый автомобиль КамАЗ-5320. В декабре 1976 г.
автомобильная промышленность СССР преодолела двухмиллионный рубеж,
выпустив 2 025 000 автомобилей за год. Переход на новые экономические отношения затормозил развитие отечественного автомобилестроения.

Тема 1. Классификация и общее устройство автомобиля

Классификация автомобилей

Автомобиль – это самоходное средство, приводимое в движение собственным двигателем и предназначенное для перевозки грузов, людей или выполнения специальных операций.

Автомобили подразделяют на:

· грузовые (грузовики, тягачи, прицепы, полуприцепы),

· пассажирские: легковые (вместимостью до 8 чел, включая водителя) и автобусы (вместимостью более 8 чел.),

· специальные (служат для специальных работ и имеют соответствующее оборудование или специальные кузова – автокраны, пожарные, санитарные и т.д.)

Грузовые автомобили

Маркировка грузовых автомобилей: Каждой модели базового грузового автомобиля присваивается индекс, состоящий из 4 цифр.

1 цифра – класс автомобиля по полной массе:

Полная масса, т до 1,2 1,2 – 2,0 2,0 – 8,0 8,0 – 14,0 14,0 – 20,0 20,0 – 40,0 Св. 40,0
Класс 1 2 3 4 5 6 7

В случае, если базовая модель автомобиля была преобразована (модифицирована), то может вводиться 5 цифра (не обязательная), означающая порядковый номер модификации. Перед цифровым индексом ставится буквенное обозначение завода – изготовителя.

Число ведущих колес автомобиля характеризуется колесной формулой. Например, формула 4 х 2 означает, что общее число колес – 4, ведущих – 2.

Формула 6 х 4 означает, что общее число колес – 6, ведущих – 4. При этом спаренные колеса, устанавливаемые с каждой стороны на задней и средней осях грузовых машин, считаются как одно колесо.

Формула 6 х 6 означает, что общее число колес – 6, ведущих – 6. Т.е. автомобиль является полноприводным (высокая проходимость).

Пассажирские автомобили

Пассажирские автомобили подразделяются на легковые (вместимостью до 8 чел, включая водителя) и автобусы (вместимостью более 8 чел.).

Автобусы различают по таким признакам как: назначение и емкость.

По своему назначению различают:

Городские автобусы по емкости делятся на:

Для перевозки туристов используют малые и средние городские автобусы. Автобусы междугородные имеют среднюю вместимость. Туристические и междугородные автобусы отличаются повышенным комфортом и безопасностью.

Легковые автомобили классифицируются по следующим признакам:

Источник

курс лекций по Устройству автомобиля
методическая разработка на тему

Устройство автомобилей Курс лекций профессионального модуля «ПМ.01. Техническое состояние систем, агрегатов, деталей для студентов по (профессии) 23.01.17

Скачать:

Предварительный просмотр:

Министерство образования и науки Республики Бурятия

Государственное автономное профессиональное

образовательное учреждение Республики Бурятия

«Бурятский республиканский техникум автомобильного транспорта»

Чухломин Виталий Анатольевич

Курс лекций профессионального модуля

«ПМ.01. Техническое состояние систем, агрегатов, деталей

для студентов по (профессии) 23.01.17

Тема 1.1 Назначение, общее устройство автомобилей…………………………………..2

1.2.1 Назначение, классификация, общее устройство ДВС………………………………6

1.2.2 Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), назначение и принцип работы…………7

1.2.3 Рабочий цикл двигателя. Действительные процессы ДВС………………………….8

1.2.4 Устройство КШМ различных двигателей. Блок, головки цилиндров……………. 10

1.2.5 Поршневая группа и шатуны. Коленчатый вал и маховик. Крепление двигателя к раме…………………………………………………………………………………………….13

1.2.6 Устройство газораспределительного механизма. Классификация ГРМ……………19

1.2.7 Принцип действия газораспределительного механизма. Детали клапанного механизма. Назначение теплового зазора…………………………………………………………………20

1.2.8 Устройство для регулирования теплового зазора. Фазы газораспределения. Перекрытие клапанов………………………………………………………………………………………..24

1.2.9 Назначение, классификация, устройство и принцип действия жидкостной системы охлаждения ДВС…………………………………………………………………………….. 26

1.2.10 Назначение, классификация, устройство и принцип действия системы смазки ДВС… …………………………………………………………………………………………………..27

1.2.11 Смесеобразование и горение топлива в бензиновых двигателях. Требования к составу смеси на различных режимах работы. Понятие детонации, ее признаки, причины. Влияние состава смеси на мощность и экономичность ДВС.

1.2.12 Виды, общее устройство и принцип действия систем впрыска топлива.

1.2.13 Смесеобразование и горение топлива в дизельных двигателях.Требования к составу смеси на различных режимах работы. Принцип действия системы питания дизельного двигателя.

1.2.14 Устройство системы питания дизельного двигателя. ТНВД.

1.3.1 Назначение, устройство и принцип действия АКБ.

1.3.2 Назначение, устройство и принцип действия генератора переменного тока.

1.3.3 Назначение и классификация, устройство систем зажигания.

1.3.4 Принцип действия систем зажигания.

1.3.5 Система электрического пуска двигателя. Стартер.

1.3.6 Назначение, устройство системы освещения и сигнализации, контрольно-измерительных приборов.

1.4.1 Назначение, устройство, схемы трансмиссии. Назначение каждого из агрегатов.

1.4.2 Устройство, принцип действия сцепления.

1.4.3 Назначение, типы коробок передач. Устройство раздаточной коробки.

1.4.4 Устройство коробок передач.

1.4.5 Назначение, устройство АКПП.

1.4.6 Назначение, устройство вариаторов.

1.4.7 Назначение, устройство и принцип действия карданной передачи.

1.4.8 Назначение, устройство, принцип действия главной передачи.

1.4.9 Назначение, устройство, принцип действия дифференциала.

1.5.1 Назначение, общее устройство ходовой части.

1.5.2 Устройство несущего кузова легкового автомобиля.

1.5.3 Назначение, типы подвесок. Общее устройство подвески

1.5.4 Устройство и принцип работы и классификация амортизаторов

1.5.5 Назначение, типы колес автомобиля. Устройство различных типов колес.

1.5.6 Назначение, классификация, устройство автомобильных шин.

1.5.7 Свойства, маркировка шин.

1.6.1 Схема поворота автомобиля. Классификация различных типов рулевого привода.

1.6.2 Назначение устройство различных типов рулевого привода.

1.6.3 Назначение, устройство и принцип действия рулевых механизмов

1.6.4 Принцип действия усилителей рулевого управления.

1.6.5 Устройство и принцип действия барабанных колесных тормозных механизмов.

1.6.6 Устройство и принцип действия дисковых колесных тормозных механизмов.

1.6.7 Назначение, устройство гидравлического привода тормозных механизмов.

1.6.8 Назначение, устройство пневматического привода тормозных механизмов.

1.1 Назначение, общее устройство автомобилей.

Немногим более чем за сто лет своего развития, автомобиль стал неузнаваемым. Он давно стал не столько предметом роскоши, сколько предметом передвижения. Средством для: перевозки пассажиров, перевозки грузов и специального оборудования и т.д. Начиная с момента создания первых автомобилей (конец 19 века) и по настоящее время, внимание автомобилестроителей постоянно направлены на решение задач по улучшению комфортабельности, удельного расхода топливо-смазочных материалов и особенно загрязненности окружающей среды. Усилиями нескольких поколений учёных, конструкторов, технологов, инженеров, изобретателей и рационализаторов автомобильной промышленности, конструкция автомобиля достигла высокого уровня и продолжает совершенствоваться ускоренными темпами. Однако все эти достижения не могут быть в полной мере реализованными без знаний водителя управляющего автомобилем: устройство автомобиля, принцип действия его систем, агрегатов и узлов, грамотного технического обслуживания, устранение мелких технических неисправностей, возникающих в пути, а так же мастерства вождения.

При изучении любой дисциплины (предмета) встречаются специфические термины, определения, без знания которых возникают трудности в чётком и ясном освоении материала. Поэтому ниже приведены свойственные данному предмету термины – глоссарий:

Современный автомобиль является сложной машиной состоящей из более 10 тысяч различных деталей собранных в узлы, механизмы, агрегаты и системы. И, тем не менее, автомобиль условно можно подразделить на пять основных частей: двигатель, электрооборудование, трансмиссия, несущая система, системы управления автомобиля.

Каждый автомобильный завод выпускает обычно одну, две модели автомобиля с её модификациями, которые отличаются от базовой незначительными показателями и конструкцией. Например: базовая модель ВАЗ – 2105 и её модификации: ВАЗ – 21051, ВАЗ – 21050, ВАЗ – 21053, ВАЗ – 21054; базовая модель ГАЗ – 3110 и её модификации: ГАЗ – 310221, ГАЗ – 310231 и т.д.

Раньше обозначение моделей состояло из букв, показывающих завод – изготовитель и ничего не говорящих цифр, например: ГАЗ – 21, ГАЗ – 24, ЗИЛ – 111 и др. Но, начиная с 1966 г, в связи с увеличением числа заводов и по ряду других причин, эта система была заменена на более совершенную. Она, как и прежняя, включала буквы, отражающие название завода – изготовителя и четыре или пять цифр. В этом случае первая цифра обозначает класс автомобиля, вторая – вид, третья и четвёртая – номер модели, пятая (если она имеется) – порядковый номер модификации, например: ВАЗ – 21099 – легковой автомобиль Волжского завода, малого класса, 09 модели, 9-й модификации или ГАЗ – 3110 – легковой автомобиль Горьковского автозавода, среднего класса, 10-й модели и т.д.

В настоящее время, у нас в стране, внедряется новая «международная» классификация автотранспортных средств (АТС).

Категории АТС по новой классификации приведены в таблице:

Разрешен. макс. масса, т

Для перевозки пассажиров (АТС, имеющие не более 8 мест для сидения, кроме водителя)

то же (АТС, имеющие более 8 мест для сидения, кроме места водителя)

для перевозки грузов

буксируемые АТС – прицепы

буксируемые АТС – прицепы и полуприцепы

буксируемые АТС – прицепы и полуприцепы

В зависимости от того, на какие колёса передаётся крутящий момент от двигателя, т.е. от схемы системы «Двигатель-трансмиссия-движитель» легковые автомобили делятся на заднеприводные (классическая схема), переднеприводные и полноприводные.

Автомобиль каждой модели обладает вполне определёнными отличительными от других эксплуатационными свойствами, определяющими его качество: проходимостью, тягово-скоростными и тормозными свойствами, управляемостью, манёвренностью и устойчивостью в движении по различным дорогам, плавностью хода, топливной экономностью и др. Однако, важнейшим качеством легкового автомобиля является предупреждение дорожно-транспортных происшествий (ДТП) и снижение их тяжести (если они всё таки произошли). Это качество оценивается комплексом эксплуатационных свойств, как конструктивная безопасность автомобиля, включающая в себя активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасность.

Все работники, участвующие в ремонте, техническом обслуживании и эксплуатации автомобиля должны принимать меры к сохранению конструктивной безопасности автомобиля в течение всего срока его службы. Иными словами, автомобиль должен быть безопасным всегда и в любых условиях, а это в первую очередь зависит от его хозяина – водителя, который должен знать устройство автомобиля, порядок выполнения работ по его техническому обслуживанию и уметь устранять мелкие неисправности в процессе эксплуатации своего любимого средства роскоши и передвижения.

1.2.1 Назначение, классификация, общее устройство ДВС.

В общем случае двигателем называется преобразователь того или иного вида энергии в механическую работу.

Двигатели, у которых механическая работа получается в результате преобразования тепловой энергии, называются тепловыми двигателями.

Двигатели, в которых топливо сгорает непосредственно внутри рабочего цилиндра и получающаяся при этом энергия газов воспринимается движущимися в цилиндре поршнем, называются поршневыми двигателями внутреннего сгорания.

Двигатели этого типа являются основными для современных автомобилей. По способу осуществления рабочего процесса, поршневые ДВС разделяются на два типа: с внешним смесеобразованием и воспламенением рабочей смеси от электрической искры и внутренним смесеобразованием и воспламенением рабочей смеси от сжатия (дизели).

ДВС с внешним смесеобразованием по роду применяемого топлива разделяются на две группы: работающие на лёгком жидком топливе (в основном на бензине) и работающие на газе (природный газ и др.).

Рабочий процесс и конструкция этих ДВС в основном идентичен. В ДВС, работающих на бензине, горючая смесь, состоящая из паров топлива и воздуха, приготавливается в специальном приборе – карбюраторе или непосредственно во впускном тракте путём впрыскивания бензина в движущийся в цилиндры поток воздуха, а в газовых ДВС смесь газа с воздухом приготавливается в смесителе. И в том и в другом случае горючая смесь поступает в цилиндры ДВС, там смешивается с остатками отработавших газов и образовавшаяся таким образом рабочая смесь, зажигается от постороннего источника тепла (электрической искры вырабатываемой системой зажигания).

Двигатели, с воспламенением от сжатия – дизели, работают на тяжёлом жидком топливе – дизельном. В этих ДВС рабочая смесь приготавливается внутри рабочего цилиндра из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно.

Зажигание смеси происходит в результате повышения температуры воздуха при большей степени сжатия его, чем в ДВС с внешним смесеобразованием.

По ряду объективных и субъективных причин на большинстве отечественных легковых автомобилях в основном применяются ДВС с внешним смесеобразованием, а на грузовых дизели.

Во многих странах разрабатываются и испытываются многотопливные ДВС, конструкции которых позволяют использовать дизельное топливо, бензин и другие топлива. В них воспламенение рабочей смеси происходит так же, как и в дизелях, от сильно нагретого воздуха вследствие высокой степени сжатия. Но эти ДВС пока ещё не нашли массового применения.

Таким образом, в основном, мы будем рассматривать принцип работы, устройство и методику технического обслуживания ДВС с внешним смесеобразованием (до недавнего времени называемых карбюраторными), и лишь в исключительных случаях дизели.

Автомобильный поршневой ДВС был создан французским инженером Э. Ленуаром (1860 г.), но он был весьма несовершенный и внешне больше походил на паровой. В 1862 г. французский изобретатель Бо Де Роша теоретически разработал ДВС работающий по четырёхтактному циклу, а немецкий изобретатель Н. Отто (1878 г.) построил такой ДВС

1.2.2 Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), назначение и принцип работы

Двигатели, у которых механическая работа получается в результате преобразования тепловой энергии, называются тепловыми двигателями.

Двигатели, в которых топливо сгорает непосредственно внутри рабочего цилиндра и получающаяся при этом энергия газов воспринимается движущимися в цилиндре поршнем, называются поршневыми двигателями внутреннего сгорания.

Двигатели этого типа являются основными для современных автомобилей. По способу осуществления рабочего процесса, поршневые ДВС разделяются по

1 с внешним смесеобразованием и воспламенением рабочей смеси от электрической искры

2 внутренним смесеобразованием и воспламенением рабочей смеси от сжатия (дизели).

По способу осуществления рабочего цикла

Четырехтактные (применяются на автомобилях)

Двухтактные( применяются на мотоциклах)

По роду применяемого топлива

работающие на лёгком жидком топливе (в основном на бензине) и работающие на газе (природный газ и др.), дизельные, газодизельные, многотопливные(применяются в армии)

По числу цилиндров

2-х, 3-х,4-х, 6-ти, 8-ми цилиндровые

По расположению цилиндров

Рядные, v-образные, оппозитные(горизонтальные)

По охлаждению: с жидкостным или воздушным

Рабочий процесс и конструкция этих ДВС в основном идентичен. В ДВС, работающих на бензине, горючая смесь, состоящая из паров топлива и воздуха, приготавливается в специальном приборе – карбюраторе или непосредственно во впускном тракте путём впрыскивания бензина в движущийся в цилиндры поток воздуха, а в газовых ДВС смесь газа с воздухом приготавливается в смесителе. И в том и в другом случае горючая смесь поступает в цилиндры ДВС, там смешивается с остатками отработавших газов и образовавшаяся таким образом рабочая смесь, зажигается от постороннего источника тепла (электрической искры вырабатываемой системой зажигания).

Двигатели, с воспламенением от сжатия – дизели, работают на тяжёлом жидком топливе – дизельном. В этих ДВС рабочая смесь приготавливается внутри рабочего цилиндра из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно.

Зажигание смеси происходит в результате повышения температуры воздуха при большей степени сжатия его, чем в ДВС с внешним смесеобразованием.

По ряду объективных и субъективных причин на большинстве отечественных легковых автомобилях в основном применяются ДВС с внешним смесеобразованием, а на грузовых дизели.

Во многих странах разрабатываются и испытываются многотопливные ДВС, конструкции которых позволяют использовать дизельное топливо, бензин и другие топлива. В них воспламенение рабочей смеси происходит так же, как и в дизелях, от сильно нагретого воздуха вследствие высокой степени сжатия. Но эти ДВС пока ещё не нашли массового применения.

Таким образом, в основном, мы будем рассматривать принцип работы, устройство и методику технического обслуживания ДВС с внешним смесеобразованием (до недавнего времени называемых карбюраторными), и лишь в исключительных случаях дизели.

1.2.3 Рабочий цикл двигателя. Действительные процессы ДВС.

Во время работы этого двигателя, в каждом его цилиндре, происходит периодически повторяющийся комплекс последовательных процессов: впуск (всасывание); сжатие; сгорание – расширение (рабочий ход); выпуск (выхлоп).

Своевременное заполнение цилиндров ДВС горючей смесью (воздухом) и выпуск отработавших газов обеспечивает газораспределительный механизм (ГРМ). На ДВС современных автомобилей ГРМ расположен в верхней части головки цилиндров (или в разъёме V-образных ДВС) и состоит из распределительного (кулачкового) вала, впускных и выпускных клапанов с пружинами и деталями их взаимной фиксации, толкателей (рычагов) впускных каналов. Распредвал приводится во вращение от коленвала с помощью шестерён, зубчатого ремня или цепной передачи. Впуск в цилиндры ДВС горючей смеси (бензиновые и газовые двигатели) или воздуха (дизели) и выпуск отработавших газов ГРМ производит в строгом соответствии с протеканием рабочего процесса в каждом цилиндре.

Положение поршня в цилиндре, при котором расстояние его от оси коленвала наибольшее, называется верхней мёртвой точкой (ВМТ ), а наименьшее – нижней мёртвой точкой (НМТ).

Читайте также:  Сколько приносит автомобиль в такси

Пространство над днищем поршня, при его нахождении в ВМТ называется объёмом камеры сгорания «Vc».

Объём, освобождённый днищем поршня при его перемещении от ВМТ до НМТ, называется рабочим объёмом цилиндра «Vh».

Сумма рабочих объёмов всех цилиндров ДВС, выражается в литрах, называется литражом двигателя «Vl».

Отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания называется степенью сжатия «Е», т.е. Е= Va / Vc.

Величина степени сжатия, являясь одной из основных характеристик ДВС, показывает, во сколько раз сжимается рабочая смесь или воздух (в дизелях), находящиеся в цилиндре, при перемещении поршня от НМТ до ВМТ.

Такты рабочего цикла ДВС как в бензиновых (газовых), так и в дизельных проходят в одной и той же последовательности. Однако при одинаковом наименовании каждого из четырёх тактов, рабочий процесс бензинового (газового) двигателя принципиально отличается от рабочего процесса дизеля. Преобразование химической энергии сгораемого топлива в тепловую, а затем в механическую работу у четырёхтактных двигателей происходит в такой последовательности.

Такт расширения (рабочий ход). Клапаны закрыты. Под давлением расширяющихся газов поршень движется от ВМТ к НМТ и при помощи шатуна вращает коленчатый вал, совершая полезную работу. Давление газов и t падают и к концу такта давление в бензиновых ДВС составляет 0,3-0,8 МПа и t до 1400 К., а в дизелях соответственно – 0,3-0,5 МПа и 1100 К.

После завершения такта выпуска при дальнейшем вращении коленвала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Последовательность чередования тактов расширения в цилиндрах двигателя называют порядком работы цилиндров двигателя. Порядок работы двигателя определяется положением кривошипов коленчатого вала, очерёдностью открытия клапанов механизма газораспределения и расположением цилиндров. В большинстве современных четырёхтактных четырёхцилиндровых ДВС, устанавливаемых на отечественных легковых автомобилях, он принят 1-3-4-2.

1.2.4 Устройство КШМ различных двигателей. Блок, головки цилиндров.

КШМ служит для восприятия давления газов, возникающих периодически в каждом цилиндре, и преобразования прямолинейного возвратно- поступательного движения поршня, во вращательное движение коленчатого вала.

Детали и узлы КШМ делятся на неподвижные и подвижные. К неподвижным относятся блок цилиндров (базовая деталь ДВС) и головка блока, картер и поддон, а к подвижным – поршень в сборе с поршневыми кольцами и поршневым пальцем, шатун, коленчатый вал и маховик.

Блок цилиндров состоит из картера и цилиндров.

Картер это полость в блоке цилиндров которая вмещает коленчатый вал ДВС.

Не путать с поддоном.

Блок цилиндров может иметь 3 исполнения:

1 Картер к которому крепятся отдельные цилиндры

2 картер, к которому крепятся отдельные цилиндры объединенные в один блок

3 Блок-картер, в котором все элементы отлиты как одно целое.

Блок с Отдельными цилиндрами только у двигателей с воздушным охлаждением.

Отдельные блоки цилиндров используются ограничено, только в мощных дизелях.

На автомобилях в основном применяются Блок-картеры, в которых все элементы отлиты как одно целое.

Блок-картер цилиндров и головка блока цилиндров отливаются из чугуна или из сплавов алюминия.

В блоке цилиндров предусмотрены

постели для подшипников коленчатого и распределительного валов,

а также точки крепления приборов и узлов.

Сам цилиндр выполняет функцию направляющей для поршней.

Вертикальных перегородках есть отверстия для подшипников коленчатого вала, выполненных заодно с крышками, поэтому крышки не взаимозаменяемы.

Себестоимость блок-картера выполненного из серого чугуна, ниже чем отлитого из алюминиевого сплава.

Существенным недостатком алюминиевых блоков – повышенное тепловое расширение и как следствие коробление при перегреве.

Блок-картеры могут быть с цилиндрами выполненными непосредственно в блоке так и со сменными гильзами. Гильзы дают возможность более дешевого ремонта.

К гильзам предъявляются следующие требования:

1 Большая жесткость, высокая прочность стенок и посадочных поясков.

2 Высокая износостойкость

3 Полная герметизация стыков и сопряжений

4 простота конструкции и технологичность

Часто для увеличения прочности поверхность цилиндров закаливается.

Для надёжной работы двигателя на стеке цилиндра должен находится тонкий слой масла, установленной толщины.

Слой масла зависит не только от маслосъёмного кольца, но и от качества обработки поверхностей, как самих стенок цилиндров, так и поршня.

Существующие технологии позволяют создать поверхности цилиндра с очень высокой чистотой обработки, но на полированной поверхности не будет удерживаться масло.

При окончательной хонинговке отверстия цилиндра на его внутренней поверхности создаётся структура, позволяющая удерживать необходимое количество масла.

Цилиндры могут быть отлиты вместе со стенками водяной рубашки ( блок ВАЗ, многие иномарки), или могут быть изготовлены в виде гильз.

Гильзы могут быть как «сухими» так и « мокрыми». Мокрая непосредственно соприкасается с охлаждающей жидкостью.

Гильза очень удобна в ремонте, ее можно заменить тогда, как блок придется растачивать.

Коренные подшипники коленчатого вала работают в условиях значительных динамических нагрузок и высоких частот вращения.

Требования к коренным подшипникам:

1 низкие потери на трение и повышенный теплоотвод

2 соосность опор коленчатого вала

3 высокая жесткость

4 высокая надежность

Наибольшее распространение получили подшипники качения.

Тонкостенные вкладыши представляют собой изогнутую в полукольцо стальную ленту, на внутреннюю поверхность которой нанесен антифрикционный слой – высокооловянистый алюминиевый сплав

содержащий 17,5-22,5 % олова, 07-1,3 % меди, по 07% железа, кремния, марганца, остальное алюминий.

На поверхности вкладышей имеются отверстия и канавки для пропуска подаваемого масла.

Для предотвращения проворачивания есть специальные выступы.

Головка блока представляет собой «крышку» закрывающую сверху все цилиндры.

Кром того что, головка является крышкой цилиндров она служит для размещения клапанного механизма и свечей зажигания.

Головка блока цилиндра располагает в себе камеру сгорания, впускные-выпускные каналы, специальные резьбовые отверстия для свечей системы зажигания, втулки и запрессованные седла.

1 высокая жесткость, исключающая деформацию

2 исключение местного перегрева и коробления при раб температурах.

4 оптимальные размеры и формы впускных каналов

5 оптимальная форма впускных каналов

6 оптимальная форма камеры сгорания

7 надежное уплотнение газового стыка

8 Простота и технологичность

Головки блока цилиндров изготавливают из чугуна, либо из алюминиевых сплавов.

Алюминиевый сплав способствует лучшему отводу тепла в окружающую среду, что позволяет увеличить степень сжатия тем самым увеличить мощность ДВС.

Материал изготовления выбирается в зависимости от типа ДВС.

Для бензиновых ДВС алюминий

Для дизельных чугун.

Внутренние полости –образуют рубашку охлаждения

Необходимую жесткость придают вертикальные бобышки для прохода шпилек.

Для предотвращения деформации при сборке – определен порядок затяжки болтов (шпилек)

Прокладка необходима для исключения прорыва газов из рабочей полости цилиндров

Прокладка головки блока цилиндров предназначена для уплотнения места соединения блока цилиндров и головки блока цилиндров.

1.2.5 Поршневая группа и шатуны. Коленчатый вал и маховик. Крепление двигателя к раме.

Поршень воспринимает силу давление газов и предает ее через шатунный палец шатуну.

Условия работы поршня:

1 Высокое давление газов 3,5- 5,5 МПа у карбюр и 6-15 МПа дизель

2 контакт с горячим газом до 2600 С

3 движение с переменным направлением, возникают значительные силы инерции

на торцевых поверхностях канавок

на боковых поверхностях (юбка) боковая сила прижимает попеременно к разным стенкам цилиндра.

Поршень Поршень имеет вид цилиндра, изготовленного из сплавов алюминия.

Основная функция этой детали заключается в превращении в механическую работу изменение давления газа, или наоборот, – нагнетание давления за счет возвратно-поступательного движения.

Поршень представляет собой сложенные воедино днище, головку и юбку, которые выполняют совершенно разные функции.

Днище поршня плоской, вогнутой или выпуклой формы содержит в себе камеру сгорания.

Головка имеет нарезанные канавки, где размещаются поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные). Компрессионные кольца исключают прорыв газов в картер двигателя, а поршневые маслосъемные кольца способствуют удалению излишков масла на внутренних стенках цилиндра.

В юбке расположены две бобышки, обеспечивающие размещение соединяющего поршень с шатуном поршневого пальца.

Внутренняя поверхность выполняется в виде арки. На головке канавки для колец

Число колец зависит от частоты вращения КВ, чем меньше частота тем больше колец.

Форсирование за счет оборотов- тенденция к уменьшению.

Направляющая часть юбка- имеет форму овала, прорези для предотвращения заклинивания под действие темп. Терморегулирующие вставки- для предотвращения заклинивания под действие темп.

Поверхность юбки поршня не делается абсолютно гладкой. На поверхности поршня после механической обработки остаётся необходимая зернистость.

Являются упругими элементами уплотнения поршневой группы.

Поршневые кольца обеспечивают

1 герметичность рабочей полости цилиндра

2 отвод теплоты от головки поршня

3 предотвращение перетечки масла в камеру сгорания

Поршневые кольца относятся к самым, образно говоря, «влиятельным» деталям автомобиля. От их состояния впрямую зависит работоспособность машины

— ее разгонная динамика,

расход масла и топлива,

пусковые свойства двигателя,

токсичность выхлопных газов и многие другие эксплуатационные показатели.

комплект из трех поршневых колец:

среднего компрессионно-маслосъемного и

При этом важно, чтобы кольца полноценно работали при любом скоростном и нагрузочном режиме двигателя. А условия у них очень нелегкие: тут и переменные силы давления и трения, и большие тепловые потоки, и действие агрессивных химических соединений.

Когда-то замки поршневых колец старых тихоходных двигателей, для уменьшения прорыва газов через замок кольца имели сложную форму, но в современных высокооборотных двигателях прорыв газов через замок кольца незначителен. Поэтому современные кольца имеют только прямоугольную форму замка.

Верхние компрессионные кольца

Особенно тяжело при работе двигателя приходится верхнему компрессионному кольцу.

Высока и температура верхнего кольца (200-250°С), поскольку оно передает от поршня к стенке цилиндра до двух третей той теплоты, что поступает в поршень при сгорании топлива.

. Вблизи верхней мертвой точки (ВМТ) это кольцо неизбежно испытывает недостаток смазки.

Когда давление в цилиндре возрастает, то увеличивается и прижатие кольца к стенке цилиндра. Но по мере приближения к ВМТ уменьшается скорость скольжения кольца по стенке цилиндра, поэтому пленка масла между кольцом и цилиндром легче продавливается, а при остановке кольца и вовсе разрывается. Возникает режим полусухого трения, вызывающий ускоренный износ трущихся деталей.

Именно поэтому у двигателей с большим пробегом эта зона цилиндра оказывается наиболее изношенной.

Специфика работы верхнего кольца определяет его конструктивные отличия.

В отличие от обычных серых чугунов он обладает всеми свойствами стали. Его предел прочности 1100-1300 МПа соответствует уровню конструкционной стали, и он не хрупок, то есть при высоких нагрузках пластически деформируется без поломки.

Это очень важно в нештатных условиях, когда кольца испытывают пиковые ударные нагрузки (детонация у бензиновых двигателей или «жесткое» сгорание у дизелей).

Высокопрочный чугун превосходит многие марки стали по износостойкости, поскольку содержит во много раз больше углерода.

Чтобы добиться тех же противоизносных свойств у стали, ее надо легировать большим количеством хрома, при этом изделия получаются заметно дороже чугунных. Применяются они редко, обычно в наиболее форсированных двигателях.

С ростом форсирования, тепловых и силовых нагрузок, а также с уменьшением высоты колец, что характерно для современных двигателей, стальные кольца используются все более широко, и эта тенденция в будущем сохранится.

Если не применять особых мер, то в современных высокооборотных двигателях ресурс таких колец был бы всего несколько тысяч километров, да и цилиндр получил бы износ не меньше, чем кольцо.

Чтобы повысить износостойкость колец и цилиндров, особенно в период приработки, верхним кольцам придают специальный бочкообразный профиль наружной поверхности. Смысл в том, чтобы сразу приблизиться к форме уже приработавшейся детали, что многократно сокращает период обкатки, а также уменьшается опасность задиров и прижогов.

Симметричная «бочка» на верхнем кольце применялась в течение многих лет всеми известными производителями поршневых колец. Она пришла на смену верхним кольцам прямого профиля.

«Бочка» получается несимметричной после специальной обработки наружной поверхности или, чаще, при помощи фаски на верхней части внутренней поверхности кольца. Тогда в сжатом состоянии кольцо закручивается и наружная поверхность приобретает необходимую форму.

Несимметричность «бочки» выдвигает определенные требования к установке кольца на поршень. Чтобы не перепутать верх и низ кольца (ошибка обернется ускоренным износом узла), на верхней торцевой поверхности кольца у замка ставят метку.

У колец американских фирм это обычно небольшая сферическая лунка,

а европейские производители предпочитают буквы «ТОР» (верх).

При установке кольца в идеально круглый цилиндр никаких просветов в их сопряжении быть не может. Это значит, что в каждой точке окружности кольцо давит на стенку цилиндра с какой-то определенной силой.

По мере износа кольца эта сила уменьшается прежде всего у замка, причем тем скорее, чем выше давление газов в цилиндре. Приходит время, когда между наружной поверхностью кольца вблизи замка и стенкой цилиндра появляются просветы, из-за чего резко возрастает прорыв газов в картер, падает компрессия, ухудшается теплопередача от поршня.

Увеличить срок работы до этого момента можно, если у нового кольца вблизи замка обеспечить повышенное давление на стенку цилиндра. Так и делают.

Соответственно эпюра давления приобретает характерную грушевидную или каплевидную форму, когда максимальное давление у замка в 1,4-1,6 раза выше, чем в среднем по окружности.

Но изготовить такое кольцо сложно, поскольку в свободном состоянии оно должно быть некруглым с переменным радиусом.

Здесь не обойтись без специальных технологий и дорогостоящего оборудования, что под силу только специализированным производствам.

Средние компрессионно-маслосъемные кольца

Средние кольца двигателей работают в гораздо менее тяжелых условиях по давлению, температуре и смазке,

поэтому они обычно не требуют специальных высокопрочных материалов. Чаще всего для средних колец используют серый легированный чугун с пластинчатым графитом. Серые чугуны, в отличие от высокопрочных, довольно хрупкие, но обладают высокой износостойкостью и без специальных покрытий (хотя покрытия средних колец тоже не редкость).

Помимо компрессионных функций средние кольца участвуют и в управлении смазкой. Так, при ходе поршня вниз кольцо должно снимать масло со стенок цилиндра, но пропускать его при ходе вверх, чтобы не собирать масло в камеру сгорания.

Для этого наружную поверхность среднего кольца делают конической. Угол наклона образующей чаще всего лежит в пределах 0°60′-0°80′, из-за чего такие кольца называют «минутными».

Наклон получают либо непосредственно механической обработкой,

либо закручиванием прямого кольца с фаской на верхней части его внутренней поверхности. Широко распространенные в прошлые годы «скребковые» средние кольца сейчас применяются реже. При тенденции к уменьшению высоты колец скребок трудно компонуется на тонкой детали и ослабляет ее сечение.

В отличие от бензиновых двигателей прошлых лет, имевших средние кольца высотой 2,0-2,5 мм, сейчас высота этих колец обычно лежит в пределах 1,5-1,75 мм. У дизелей она сохранилась на уровне 2,0-2,5 мм, причем средние кольца иногда получаются тоньше верхних. Сечение их обычно прямоугольное.

Средние кольца часто имеют увеличенную, по сравнению с верхними, радиальную ширину и упругость. Требования к эпюре давления на стенку цилиндра здесь менее строгие, поскольку давление и трение меньше.

Но повышенное давление у замка, как правило, сохраняется, поэтому в наиболее форсированных двигателях, включая дизели, все-таки приходится применять хромовое или, реже, молибденовое покрытие. Иногда такая необходимость диктуется специфичным материалом гильзы цилиндра. Обо всем этом следует помнить при ремонте, особенно, если появилась идея применения более дешевых колец.

Кстати, при сборке важно не перепутать верх и низ среднего кольца, иначе можно получить увеличенный в несколько раз расход масла.

Нижние маслосъемные кольца

Название «маслосъемное» говорит само за себя.

Специфика этой задачи подразумевает существенные конструктивные отличия нижнего кольца от тех, что расположены над ним.

без чего нельзя добиться эффективного снятия масла. После долгого пути развития признание получили два технических исполнения:

коробчатое с эспандерной пружиной и

наборное, состоящее из двух дисков и двухфункционального расширителя.

Разница в терминологии отражает особенности действия. Коробчатое кольцо дает несколько больший расход масла, но одновременно лучшую смазку цилиндра, поршня и компрессионных колец.

У наборного кольца диски не имеют жесткой связи, а двухфункциональный расширитель удерживает их на определенном расстоянии и прижимает к цилиндру. При толщине 0,5-0,7 мм диски очень хорошо приспосабливаются к поверхности цилиндра и снимают с нее масло практически полностью.

Приверженность фирм-производителей к маслосъемным кольцам того или иного типа нередко идет от традиции. Так, американские и японские фирмы на бензиновых двигателях почти всегда применяют наборные кольца, а европейские фирмы, напротив, чаще используют коробчатые. При прочих равных условиях оба типа колец обеспечивают примерно одинаковый рабочий ресурс, хотя процесс идет не совсем одинаково. Он довольно обычен: с уменьшением высоты гребешков увеличивается зазор в замке, а это приводит к резкому возрастанию расхода масла. У наборного кольца зазор в замках дисков меньше влияет на расход масла, поскольку замки обычно располагаются в разных местах по окружности поршня. Но по мере износа дисков упругость расширителя быстро падает и расход масла увеличивается из-за снижения давления дисков на поверхность цилиндра.

Коробчатые маслосъемные кольца чаще всего изготавливают из серого легированного чугуна. Хотя этот материал хорошо работает в паре с чугунной гильзой, здесь нередко применяют хромовое покрытие. Хромируют или только рабочие гребешки кольца, или всю наружную поверхность. Нередко покрытие распространяют и на канавку, чтобы уменьшить трение пружины и улучшить равномерность давления кольца на стенку цилиндра. С этой же целью пружины иногда шлифуют, хромируют и полируют, а также делают с переменным шагом.

Диски наборных колец изготавливаются из углеродистой стали.

Наружную поверхность диска хромируют и делают полукруглой для улучшения приработки. Материалом двухфункциональных расширителей чаще всего служит нержавеющая стальная лента, хотя встречается и углеродистая сталь.

Что еще полезно знать

Есть целый ряд типичных ошибок, которые встречаются в ремонтной практике при работе с поршневыми кольцами.

Некоторые механики стремятся сделать зазоры в замках колец минимальными (меньше 0,2 мм), что нередко приводит к задирам колец и цилиндров. Это не удивительно: при нагреве кольца зазор в замке уменьшается, и если он недостаточен, то кольцу ничего не останется, как врезаться в стенку цилиндра.

Замена колец на поршнях с разношенными канавками или при износе цилиндров более чем 0,05-0,07 мм обычно неэффективна, она ведет к заметному возрастанию расхода масла уже через 5-10 тыс. км пробега. Еще хуже, когда в цилиндр стандартного размера устанавливают кольца ремонтной размерности с припиленным замком. Из-за деформации эпюры давления кольца на стенку и появления просветов неприятности появятся довольно скоро, через несколько тысяч километров пробега.

А самую серьезную ошибку допускают те, кто меняет кольца вместе с поршнями без восстановления изношенных цилиндров. Новые поршни могут иметь какие-то размерные отклонения, в результате чего верхнее кольцо способно упереться в канавку, образовавшуюся на поверхности изношенного цилиндра возле ВМТ. В такой ситуации новые детали вряд ли выдержат и тысячу километров, если вообще не сломаются сразу.

Иногда неудачи в ремонте связаны с низким качеством самих колец. При нынешнем изобилии товарных запчастей этот вопрос требует самого серьезного внимания.

Поршневой палец служит

для шарнирного соединения поршня с шатуном.

2 Минимальная масса

3 Высокая износостойкость

1 закрепленные в бобышках пальцев

2 закрепленные в верхней головке шатуна

Износ плавающих более равном, большее распростр.

Изготавливают из легированной или углеродистой стали. С последующей цементацей.

Имеют группы по весу

ШГр обеспечивает шарнирную связь прямолинейно движущегося поршня с вращающимся КВ.

Шат воспринимает от пор пальца и передает коленчВалу усилия со стороны газов при рбочем ходе, а также обеспечивает работу вспомогательных процессов.

Шатун Изготовленный штамповкой или кованый стальной (реже – титановый) шатун имеет шарнирные соединения.

Конструкция шатуна предполагает наличие верхней и нижней головки, а также стержня с двутавровым сечением. В верхней головке и бобышках находится вращающийся («плавающий») поршневой палец, а нижняя головка – разборная, позволяющая, тем самым, обеспечить тесное соединение с шейкой вала.

Современная технология контролируемого раскалывания нижней головки позволяет обеспечить высокую точность соединения ее частей.

Группа коленчатого вала

Входят коленчт вал, противовесы, маховик, элементы привода ГРМ и других вспом механ.

противовесы создают противовес шатунным шейкам.

Основная функция коленчатого вала состоит в восприятии усилия от шатуна для преобразования его в крутящий момент. Кроме того обеспечивает движение поршней во время вспомогательных тактов.

Вал подвергается стат и дин балансировке

Материал штампованная сталь или отливаются из чугуна.

Износостойкость дост термообработкой, закалкой.

Служит для накопления кинетической энергии во время рабочего хода, уменьшения неравномерности вращения кол. Вала, сглаживания момента перехода поршня через ВМТ и НМТ, облегчения пуска и трогания с места.

Выполнен из чугуна.

На ободе прессуется или на болтах – зубчатый венец. На ободе метка для установки 1 цилиндра в ВМТ, а также правильной установки маховика.

Правила сборки КШМ

1 поршни и гильзы устанавливаютя комплектно по размеру

2 при устновке гильз рез уплот заменяют новыми.

3 поршни меткой П вперед

4 поршень, палец, шатун одной размерной группы

5 при сборке поршень прогревается до 100 гр в масле

6 кольца уславливаются согласно инструкции на упаковке

7стыки колец смещены на 180 при двух кольцах, 120 при 3-х компресс кольцах

8 при установке составных маслосъемных колец замки плоских дисков располаг под углом 180 гр, и под углом 90 гр к замкам компрессионных колец.

1.2.6 Устройство газораспределительного механизма. Классификация ГРМ

Типы газораспределительных механизмов

Газораспределительный механизм служит для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси (у карбюраторных двигателей) или воздуха (у дизелей) и для выпуска отработавших газов. При тактах сжатия и рабочего хода газораспределительный механизм надежно изолирует камеры сгорания от окружающей среды.

Все четырехтактные карбюраторные двигатели и дизели имеют клапанные газораспределительные механизмы.

выпуск отработавших газов — через выпускные клапаны.

У двухтактных двигателей роль клапанов выполняют три окна: выпускное, впускное и продувочное. Процесс газораспределения у двухтактных двигателей реализуется с помощью кривошипношатунного механизма, который при возвратно-поступательном движении поочередно открывает и закрывает окна, осуществляя впуск в цилиндр горючей смеси или выпуск отработавших газов, а также сжатие рабочей смеси и рабочий ход.

Газораспределительные механизмы могут иметь нижнее или верхнее расположение клапанов.

Газораспределительные механизмы с нижним расположением клапанов и распределительного вала (рис. 4.1, а). В настоящее время они встречаются редко (двигатели автомобилей

ЗИЛ-157КД и ГАЗ-52-04). Распределительный вал в этом случае расположен в блоке цилиндров 19, и на его кулачки 10 непосредственно опираются толкатели 9, в которые ввернуты регулировочные болты 7 с контргайками 8. Гнездо клапана 2 запрессовано в блок цилиндров, а сам клапан помещен в направляющей втулке 3. Закрывается клапан пружиной 4, одним концом упирающейся в блок цилиндров, а другим — в тарелку пружины 6. Тарелка пружины удерживается на нижнем конце стержня клапана при помощи сухарей 5, вставленных в кольцевую проточку. Преимуществом такого механизма является простота устройства, небольшое количество деталей и низкая стоимость.

К недостаткам относят сложность регулировки тепловых зазоров между стержнем клапана и регулировочным болтом толкателя. Наполнение цилиндров при нижнем расположении клапанов недостаточное, так как горючей смеси для поступления в цилиндр нужно проделать сложный путь, проходя горизонтальные участки и подъемы.

Газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов

1.2.7 Принцип действия газораспределительного механизма. Детали клапанного механизма. Назначение теплового зазора.

При вращении коленчатого вала вращение через шестерни передается на распределительный вал, который, вращаясь, кулачками набегает на толкатели и поднимает их вместе со штангами.

Штанга поворачивает на оси коромысло, которое бойком нажимает на стержень клапана и опускает его, открывая впускной или выпускной трубопроводы.

При дальнейшем вращении распределительного вала кулачок выходит из-под толкателя, освобождая толкатель и коромысло, и клапанный механизм под действием пружин возвращается в первоначальное положение. Затем весь процесс повторяется.

Механизм газораспределения с верхним расположением клапанов и распределительного вала

Он проще по устройству, так как у него отсутствуют толкатели и штанги.

Недостатком этого механизма является более сложное устройство привода распределительного вала.

Распределительный вал имеет цепной или ременный привод.

Ремни или цепи при эксплуатации растягиваются,

поэтому нужно иметь специальные регулировочные устройства.

Верхнее расположение применяют в быстроходных двигателях, так как можно отказаться от промежуточных деталей механизма

Во время сжатия и рабочего хода клапаны неподвижны и пружинами плотно прижаты к гнездам, закрывая впускные и выпускные каналы.

На двигателях грузовых автомобилей распределительные валы приводятся во вращение зубчатыми колесами, установленными на коленчатом и распределительном валах.

Для правильного соединения шестерен на них имеются специальные метки.

На двигателях автомобиля ЗИЛ-5301 шестерня коленчатого вала приводит во вращение промежуточную шестерню, от которой получают вращение шестерня распределительного вала и шестерня привода насоса высокого давления.

Распределительные шестерни выполнены косозубыми, поскольку такие шестерни работают менее шумно, чем прямозубые, плавнее входят и выходят из зацепления.

шестерни распределительных валов двигателей автомобилей «Волга» ГАЗ-31029, «ГАЗель», ГАЗ-3307 изготавливают из текстолита.

Шестерни автомобилей ЗИЛ и КамАЗ изготавливают из чугуна.

шестерни коленчатого вала изготавливают из стали или из легированного чугуна.

Для привода распределительного вала двигателя автомобиля ИЖ- 2126, расположенного на головке блока, на коленчатом и на распределительном валах установлены звездочки, соединенные цепью.

Натяжение цепи регулируется натяжной звездочкой, установленной на рычаге нажимного устройства.

Звездочки коленчатого распределительных валов изготовлены из высокопрочного чугуна. На торцы звездочки коленчатого вала, ведомой звездочки промежуточного вала и звездочек распределительных валов наносят установочные метки.

Для регулировки натяжения цепей могут устанавливаться гидронатяжители.

Для регулировки натяжения цепей имеются гидронатяжители отдельно для нижней и верхней цепей с упорными башмаками.

Распределительный вал предназначен для своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Плотное закрытие клапанов обеспечивается пружинами, установленными на стержнях клапанов.

У двигателя автомобиля ЗИЛ-5301 и его модификаций распределительный вал удерживается от осевого перемещения передней втулкой опорной шейки (со стороны вентилятора), имеющей специальный упорный бурт. Эта втулка изготовлена из алюминиевого сплава. Для повышения износостойкости рабочая поверхность кулачков и эксцентрика привода бензинового насоса чугунных валов отбелена до высокой твердости. Зубья шестерни привода масляного насоса закалены.

У стальных распределительных валов поверхности кулачков и опорных шеек упрочнены закалкой токами высокой частоты.

Опорные шейки валов могут иметь одинаковые диаметры (двигатель автомобиля ГАЗ-ЗЗО/^ или разные (двигатели автомобилей «Волга» ГАЗ-31029 и «ГАЗель» всех модификаций).

Усилия от кулачков распределительного вала к клапану или штанге передают толкатели. Они же воспринимают и боковые усилия, возникающие при вращении кулачков распределительного вала. Толкатели подвергаются действию переменных нагрузок, имеющих динамический характер, следовательно, должны иметь износостойкие рабочие поверхности и малую массу. Для уменьшения массы толкатели выполняют пустотелыми.

В двигателях с нижним расположением клапанов применяются тарельчатые толкатели со сферической опорной поверхностью.

Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы, по которым в цилиндру поступает горючая смесь или воздух и выходят отработавшие газы. Клапаны должны надежно изолировать цилиндр от впускного и выпускного трубопроводов во время тактов сжатия и рабочего хода, а также оказывать минимальное сопротивление движению газов в открытом положении.

Материалы. Клапаны изготовляют из жаропрочных сталей: впускной — из хромокремнистой, выпускной — из хромоникель- марганцовистой с присадкой азота. У ЗИЛ-433100 клапаны из жаропрочной стали с хромовым покрытием. Тарелки пружин клапанов и сухари изготовляют из малоуглеродистой стали и подвергают поверхностной нитроцементации.

Фаски клапанов выполняют под углом 30 и 45°. Клапан с фаской под углом 45° при одинаковом подъеме имеет меньшие проходные сечения, чем клапан с фаской под углом 30°, однако обеспечивает лучшую центровку в седле и большую жесткость головки. Поэтому фаску под углом 30° применяют главным образом для впускных клапанов форсированных двигателей.

Читайте также:  Рынок фильтров для автомобилей

При нижнем расположении распределительного вала и верхнем расположении клапанов усилия с толкателей на коромысла передаются при помощи штанг. Штанги должны обладать хорошей устойчивостью к продольному изгибу, иметь как можно меньшую массу и износостойкие рабочие поверхности. Для обеспечения постоянных зазоров в клапанном механизме при нагревании и охлаждении двигателя штанги толкателей изготавливают из материала, имеющего примерно одинаковое линейное расширение с блоком цилиндров. При несоблюдении этого нарушается тепловой зазор в клапанном механизме, что влияет на рабочий процесс. Для уменьшения массы штанги выполняют трубчатыми с запрессованными сферическими наконечниками в верхней и нижней частях. Штанги изготавливают из малоуглеродистых сталей или алюминиевых сплавов, наконечники — из среднеуглеродистых сталей с термической обработкой и шлифовкой.

Для обеспечения шарнирного соединения штанг с толкателем и регулировочным болтом коромысла наконечники обрабатывают по сфере. Так, например, у двигателей ЗМЗ-4026 нижний наконечник, сопряженный с толкателем, имеет торец с радиусом сферы 8,73 мм, а верхний, входящий в углубление в регулировочном винте коромысла, — 3,5 мм.

Для подачи масла к верхнему наконечнику штанги регулировочный винт 5 имеет продольный канал, выполненный со стороны головки винта примерно на две трети длины и соединенный через радиальный канал и круговую проточку на стержне винта с каналом в коротком плече коромысла. Выход канала совпадает с отверстием во втулке коромысла, последнее — со смазочной канавкой втулки. Канавка служит для равномерного распределения смазочного материала по всей поверхности трения втулки и для подвода масла к каналу в коромысле от отверстия в оси коромысла.

Ось коромысла, общая для всех коромысел одной головки, опирается на стойки из ковкого чугуна. Осевому перемещению коромысел препятствуют распорные пружины.* Крайние коромысла, расположенные на консоли оси, удерживаются от осевого перемещения плоскими пружинами. Пружины ограничены двумя шайбами, закрепленными на оси шплинтами. Участки оси, на которых располагаются коромысла, подвергнуты поверхностной закалке.

Привод клапанов при нижнем расположении распределительного вала и верхнем расположении клапанов осуществляется следующим образом. При вращении распределительного вала кулачки поднимают толкатели согласно порядку работы, с них усилие передается через штанги 4 на регулировочный винт 5 и коромысло 6. Коромысло поворачивается на своей оси, и длинное плечо нажимает на стержень клапана. Клапан, сжимая пружину, отходит от седла клапана и открывает впускные и выпускные каналы.

1.2.8 Устройство для регулирования теплового зазора. Фазы газораспределения. Перекрытие клапанов.

При рассмотрении рабочих процессов в двигателях было выяснено, что для лучшего наполнения цилиндра горючей смесью или воздухом и удаления отработавших газов клапаны должны открываться и закрываться не при нахождении поршня в мертвых точках, а с некоторым опережением при открытии и запаздыванием при закрытии.

Моменты открытия и закрытия клапанов определяются профилем кулачков распределительного вала, установкой его по отношению к коленчатому валу и зазорами между клапанами и толкателями или коромыслами.

Период от момента открытия клапана (или окна у двухтактных двигателей) до момента его закрытия, выраженный в градусах поворота коленчатого вала, называется фазой газораспределения.

Фазы газораспределения зависят от быстроходности двигателя. Чем выше номинальная частота вращения коленчатого вала, тем больше углы фаз газораспределения.

Оптимальные фазы газораспределения для каждой модели двигателя устанавливаются экспериментальным путем. Правильная установка фаз газораспределения двигателя достигается при сборке совмещением специальных меток на шестернях коленчатого и распределительного валов.

Если выпускной клапан откроется в момент, когда поршень опустится в НМТ, то на вытеснение отработавших газов придется затратить определенную мощность двигателя. Когда выпускной клапан открывается с опережением прихода поршня в НМТ, то происходит потеря работы газов, но уменьшаются затраты мощности на выталкивание отработавших газов. Очевидно, что выпускной клапан должен открываться в такой момент, чтобы потеря работы газов за период предварения выпуска и затрата работы во время выталкивающего хода поршня были минимальными, т.е. чтобы упреждающее открытие выпускных клапанов приводило к меньшей потере мощности двигателя, чем затраты ее на выталкивание отработавших газов при открытии выпускных клапанов в момент прихода поршня в НМТ.

Для лучшей очистки цилиндра от остаточных отработавших газов выпускные клапаны целесообразно закрывать не в момент

прихода поршня в ВМТ, а с некоторым запозданием, так как отработавшие газы продолжают по инерции выходить из цилиндра даже после прохождения поршнем ВМТ. Чем быстроходнее двигатель, тем большим делают угол запаздывания закрытия выпускного клапана.

Открытие впускного клапана начинается до прихода поршня в ВМТ. Это обеспечивает почти полное открытие клапана к моменту прихода поршня в ВМТ и начала его движения к НМТ. У многоцилиндровых двигателей за счет тактов впуска в других цилиндрах горючая смесь или воздух у дизелей постоянно движется по впускному тракту по инерции. Поэтому у открывающихся впускных клапанов будет находиться горючая смесь, готовая поступать в цилиндр, и как только клапан откроется, в цилиндр начнет поступать свежий заряд.

Следует помнить, что в начальные моменты открытия впускного клапана проходное сечение его весьма незначительно, так что предположения о возможности продувки цилиндра свежим зарядом горючей смеси или воздуха у дизелей, а следовательно, утечки части свежего заряда, не верны. Перекрытие моментов открытия впускного клапана и закрытия выпускного позволяет начать процесс впуска с большим проходным сечением у впускного клапана, что весьма существенно.

К моменту прихода поршня при такте впуска в НМТ цилиндр еще не совсем заполнен горючей смесью (или воздухом у дизелей), и в нем сохраняется значительное разрежение (давление ниже атмосферного). Поэтому закрывать впускной клапан нецелесообразно, так как даже при движении поршня к ВМТ из-за наличия разрежения в цилиндр будет поступать свежий заряд горючей смеси. Запаздывание закрытия впускного клапана позволяет использовать инерционность движущейся горючей смеси для лучшего заполнения цилиндра свежим зарядом. Если у двигателя с увеличением числа оборотов коленчатого вала давление в конце впуска снижается, а инерция заряда повышается, то устанавливают большее запаздывание закрытия впускного клапана.

Для лучшего удаления отработавших газов и наполнения цилиндра горючей смесью необходим такой профиль кулачков распределительного вала, при котором происходили бы мгновенные открытие и закрытие клапанов. Выполнение этого условия связано с большими трудностями, заключающимися в увеличении инерционных усилий. На практике проектируют профиль, обеспечивающий при открытии клапана приемлемую величину инерционных усилий.

Воспламенение рабочей смеси происходит, когда поршень на несколько градусов не доходит до ВМТ. Это необходимо для того, чтобы к моменту прихода поршня в ВМТ и началу его движения к НМТ часть рабочей смеси уже сгорела бы. Остальная рабочая смесь догорает при движении поршня к НМТ. Рабочая смесь горит со скоростью 30. 35 м/с, и, если ее воспламенить в момент, когда поршень находится в ВМТ, получить максимальное давление на днище поршня будет невозможно, так как нарастающему давлению пришлось бы догонять убегающий поршень. Угол опереже ния воспламенения рабочей смеси или впуска топлива у дизелей не остается постоянным, а зависит от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель. Для изменения угла опережения зажигания и впрыска топлива у дизелей имеются специальные устройства.

Для правильной установки фаз газораспределения на распределительных шестернях двигателя автомобиля ЗИЛ-433100 ставят специальные установочные метки.

1.2.9 Назначение, классификация, устройство и принцип действия жидкостной системы охлаждения ДВС.

Система охлаждения служит для поддержания оптимального температурного режима двигателя путём отвода тепла от наиболее нагреваемых деталей. Оптимальный температурный режим (t охлаждающей жидкости в системе охлаждения 80-95 градусов) обеспечивает получение максимальной мощности, высокой экономичности и длительного безремонтного срока службы двигателя.

Система охлаждения ДВС состоит из: рубашки охлаждения головки и блока цилиндров; радиатора; расширительного бочка; термостата; насоса; вентилятора; соединительных трубопроводов; сливных краников; пробок; системы отопления салона (кабины) автомобиля; датчиков и указателей температуры охлаждающей жидкости.

Система охлаждения работает следующим образом: при прогретом двигателе (t охлаждающей жидкости около 95˚С) насос забирает жидкость из нижней части радиатора и нагнетает её в рубашку охлаждения, которая в первую очередь омывает стенки цилиндров и камеры сгорания, отнимая от них тепло. Нагретая жидкость по верхнему патрубку поступает в радиатор, где, разветвляясь по трубкам на тонкие струйки, охлаждается воздухом, который просасывается мимо трубок вращающимися лопастями вентилятора. Охлаждённая жидкость снова поступает к насосу.

При пуске двигателя и его работе при t охлаждающей жидкости ниже 80 градусов основной клапан термостата закрыт, а перепускной открыт, в результате чего жидкость не циркулирует через радиатор, а циркулирует по малому кругу, т.е. от насоса в рубашку охлаждения и обратно к насосу, что обеспечивает быстрый прогрев двигателя. При достижении t жидкости близкой к 95 градусам термостат автоматически путём открытия основного клапана и закрытия перепускного, направляет поток жидкости через радиатор, где она интенсивно охлаждается. При промежуточных температурах (80-95˚С) охлаждающая жидкость проходит через оба клапана, что обеспечивает двигателю оптимальный температурный режим. Система охлаждения современных легковых автомобилей заполняется жидкостью Тосол А – 40 М не замерзающей до t минус 40˚С и исключающей образование накипи в системе. Жидкость эта крайне ядовита и представляет собой смесь этиленгликоля и дистиллированной воды с добавлением антикоррозийных и антивспенивающих присадок, закипающая при атмосферном давлении около 108 градусов.

1.2.10 Назначение, классификация, устройство и принцип действия системы смазки ДВС.

В других двигателях рабочий процесс смазочной системы протекает по различным схемам, включающим: радиатор, фильтр тонкой очистки, вспомогательные механизмы и т. д.

1.2.11 Смесеобразование и горение топлива в бензиновых двигателях. Требования к составу смеси на различных режимах работы. Понятие детонации, ее признаки, причины. Влияние состава смеси на мощность и экономичность ДВС.

Система питания бензинового ДВС служит для хранения топлива, подачи и отчистки топлива и воздуха, приготовления горючей смеси, состоящей из паров топлива и воздуха нужного состава на разных режимах работы двигателя, подачи смеси в цилиндры двигателя, отвода отработавших газов и глушение шума при выпуске их наружу. Система питания карбюраторного ДВС включает в себя: топливный бак, топливный насос, карбюратор, воздухоочиститель, впускной и выпускной турбопроводы, систему глушителей шума, топливопроводы, указатель уровня топлива с датчиком и сигнализацией и ряд других элементов.

Основным звеном, в системе питания карбюраторных ДВС, является карбюратор, работа которого основана на разных режимах работы двигателя. В зависимости от соотношения топлива и воздуха горючая смесь может быть: нормальной (на 1 кг. бензина приходится 15 кг. воздуха, теоретически необходимого для получения полного сгорания бензина), обеднённой (на 1 кг. бензина приходится 15-17 кг. воздуха), бедной (на 1 кг. бензина приходится более 17 кг. воздуха), обогащённой (на 1 кг. бензина приходится 13-15 кг. воздуха). Состав горючей смеси принято оценивать коэффициентом избытка воздуха «α», представляющим собой отношение действительного количества воздуха в смеси, содержащей 1 кг. топлива к теоретически необходимому его количеству для полного сгорания (т.е. к 15 кг.). Для нормальной смеси α=1, для богатой α 1. Слишком переобогащенные (α=0.4 и менее) смеси утрачивают способность к воспламенению от электрической искры. Наибольшей скоростью сгорания обладают смеси с α=0,8-0,9, они и позволяют двигателю развивать максимальную мощность. С наибольшей экономичностью при полной нагрузке работают двигатели при α=1,1, т.е. при наличии воздуха несколько больше, чем необходимо теоретически. Для работы ДВС на различных режимах при самых оптимальных расходах топлива и соответствия требованиям экологии, необходимо иметь в разное время горючую смесь различного состава, что обеспечивается конструкцией и регулировкой карбюратора. На двигателях отечественных автомобилей, в зависимости от рабочих объёмов цилиндров (т.е. мощности), устанавливают несколько моделей карбюраторов. Однако в большинстве случаев все эти карбюраторы отличаются друг от друга лишь отдельными параметрами планировочных данных. В основном все карбюраторы эмульсионного типа с падающим потоком, двухкамерные с последовательным или параллельным открытием дроссельных заслонок. Такие карбюраторы имеют сбалансированную поплавковую камеру, подогрев зоны дроссельной заслонки первой камеры на выходе эмульсии из системы холостого хода, блокировку второй камеры при не полностью открытой воздушной заслонке. Современный карбюратор состоит из двух корпусных деталей: корпуса и крышки. В крышке имеются входные горловины первой и второй камер, колодец для прохода воздуха к главным воздушным жиклерам. В горловине первой камеры устанавливается воздушная заслонка. В крышке устанавливается игольчатый клапан подачи топлива, поплавок, топливный фильтр, патрубок слива топлива в бак. Между крышкой и корпусом карбюратора устанавливается уплотнительная прокладка. В корпусе отлиты большие диффузоры, в которые вставляются малые, отлитые заодно с распылителями главных дозирующих систем. В корпусе имеются каналы этих систем, системы холостого хода, переходных систем, экономайзера мощностных режимов и ускорительного насоса. В корпусе устанавливаются распылители ускорительного насоса с шариковым клапаном подачи топлива, главные топливные жиклеры и главные воздушные жиклеры с эмульсионными трубками. В корпусе устанавливаются дроссельные заслонки первой и второй смесительных камер карбюратора.

Экономичная работа карбюратора большинства легковых автомобилей такого типа в соответствии с требуемым режимом работы обеспечивается несколькими устройствами и системами.

На многих карбюраторах имеется экономайзер принудительного хода, который отключает систему холостого хода на принудительном холостом ходу автомобиля (во время торможения автомобиля двигателем, при движении под уклон, при переключении передач).

В последние годы отечественные автомобильные заводы начали оснащать легковые автомобили двигателями с системами непосредственного впуска топлива с электронным управлением. Применение таких двигателей позволяет повысить динамические качества автомобиля за счет более высокой мощности, экономить 15-20% топлива по сравнению с карбюраторными и выполнять постоянно ожесточающиеся нормы по токсичности отработавших газов. В систему питания таких двигателей входят: бензобак, бензопроводы, электробензонасос, топливные фильтры, топливопровод двигателя, регулятор давления топлива и электромагнитные форсунки. Такая система питания двигателя обеспечивает подачу необходимого количества топлива в цилиндры на всех рабочих режимах. В настоящее время на отечественных автозаводах интенсивно ведутся работы по созданию и внедрению эффективных систем нейтрализации отработавших газов. Новый автомобиль становится на производство только в том случае, если его конструкция и регулировки обеспечивают соблюдение норм по токсичности на всех режимах. Однако загрязнение окружающей среды зависит не только от заводской готовности автомобиля, но и в значительной степени от его технического состояния во время эксплуатации. Даже мелкие неисправности и нарушения регулировок приводят к повышенному выбросу вредных токсичных веществ.

Основными видами топлива отечественных легковых автомобилей является бензин, главным показателем которого является детонационная стойкость, которая характеризуется октановым числом. Чем больше численная величина октанового числа в марке бензина, тем выше его детонационная стойкость.

Детонацией называется самовоспламенение бензовоздушной смеси, горение которой приобретает взрывной характер. В результате детонации снижается экономические показатели двигателя, уменьшается его мощность, ухудшаются токсические показатели, снижается срок службы и надёжность двигателя и т.д. Для автомобилей в нашей стране выпускают бензины марок А-76, АИ-92, АИ-93, АИ-95, АИ-98 др.. В маркировке буква «А» обозначает, что бензин автомобильный, буква «И» указывает метод определения октанового числа (исследовательский). После букв стоит октановое число, которое характеризует стойкость бензина против детонации. Чем больше октановое число, тем меньше его склонность к детонации и тем выше допускаемая степень сжатия, с увеличением которой повышается мощность и улучшается топливная экономичность двигателя.

Система питания дизельного двигателя. Общая схема.

Система питания дизеля состоит из системы питания топливом и системы питания воздухом. Иногда в отдельную систему выделяют выпуск отработавших газов.

В систему питания четырехтактного дизеля входят топливный бак, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, топливоподкачивающий насос, топливопроводы, форсунки, топливный насос высокого давления вместе с всережимным регулятором, воздухоочиститель и другие приборы и детали.

Рассмотрим путь топлива в системе питания дизеля.

Топливо из бака по топлипроводу подводится к топливоподкачивающему насосу, от которого оно подается по топливопроводу к фильтру тонкой очистки топлива и по топливопроводу – к насосу высокого давления. Насос по топливопроводам высокого давления подает топливо в форсунки в соответствии с порядком работы двигателя.

Независимо от угловой скорости коленчатого вала двигателя, в каналах насоса поддерживается постоянное давление топлива 130-150 кН/м (1,3-1,5 кгс/см ) вследствие работы перепускного клапана и жиклера фильтра тонкой очистки. Топливо, не использованное в насосе высокого давления, по топливопроводу сливается в бак. Топливопроводы служат для отвода в бак топлива, просочившегося между распылителем форсунки и иглой.

Топливо, постоянно циркулирующее в системе питания, способствует охлаждению головки топливного насоса высокого давления и удалению в бак топлива и пузырьков воздуха, попавшего в него.

По экономичности дизели значительно превосходят карбюраторные двигатели. Удельный расход топлива карбюраторных бензиновых двигателей составляет 83·10 — 98·10 г/Дж [220-260 г/(л.с·ч)], а дизелей 60·10 — 75·10 г/Дж [160-200 г/(л.с·ч)].

Особенностью дизеля является раздельная подача воздуха и топлива в цилиндры. Процесс смесеобразования происходит почти одновременно с процессом сгорания топлива.

Для дизелей используют более дешевые по себестоимости, чем бензины, сорта нефтяных топлив (керосино-газойлевые и соляровые фракции). В пожарном отношении дизельное топливо менее опасно, чем бензин.

Согласно существующим стандартам дизельное топливо получают двух видов: из малосернистых (ГОСТ 4749-49) и сернистых (ГОСТ 305-62) нефтей. По этим ГОСТам дизельное топливо выпускается следующих марок: ДА, ДЗ, ДЛ и ДС (ГОСТ 4749-49) и А, З, Л и С (ГОСТ 305-62).

Качество дизельного топлива оценивается цетановым числом. Дизельное топливо сравнивают со смесью из двух топлив: цетана и альфа-метилнафталина. Цетан обладает минимальным периодом запаздывания воспламенения, обеспечивает мягкую работу двигателя, и для него цетановое число условно принимают равным 100. Альфа-метилнафталин обладает наибольшим периодом запаздывания воспламенения (трудно воспламеняется) и вызывает жесткую работу двигателя; его цетановое число условно принимают равным нулю. Если испытываемое дизельное топливо ведет себя в отношении воспламеняемости как объемная смесь, состоящая из 55% альфа-метилнафталина и 45% цетана, то цетановое число такого топлива равно 45 и т.д.

От вязкости дизельного топлива во многом зависит развиваемая двигателем мощность и состояние топливной аппаратуры (насоса и форсунок), так как детали топливной аппаратуры смазываются топливом. В зависимости от температурных условий работы двигателя следует применять дизельное топливо соответствующей вязкости.

1.2.12 Виды, общее устройство и принцип действия систем впрыска топлива.

Современный пульверизационный карбюратор отличается от простейшего более чем десятком дополнительных устройств, и все же ему свойственна «стихийность» в смесеобразовании.

В двигателях с карбюраторным питанием неравномерность состава смеси может достигать 10. 15%.

Преимущества система питания с впрыском топлива:

более высокая мощность двигателя;

возможность точного регулирования состава горючей смеси;

меньшая токсичность отработавших газов;

возможность увеличения степени сжатия на 2—3 единицы.

Улучшение мощностных и экономических показателей достигается

путем точного распределения топлива по цилиндрам и меньшего сопротивления системы впуска (нет карбюратора).

Возможность увеличения степени сжатия возникает вследствие лучшей продувки цилиндров свежим зарядом воздуха, что снижает их температуру.

Недостатки системы впрыска:

сложность технического обслуживания, требующая специального оборудования и высокой квалификации обслуживающего персонала;

повышенные требования к качеству и очистке бензина.

При центральном впрыске используется одна форсунка, которая устанавливается на месте карбюратора и осуществляет впрыск во впускной трубопровод, обслуживая все цилиндры двигателя.

При распределенном впрыске отдельные форсунки устанавливаются в зоне впускных клапанов каждого цилиндра. При непосредственном впрыске форсунки устанавливаются в головке блока цилиндров и осуществляют впрыск непосредственно в камеру сгорания.

При фазированном впрыске подача бензина осуществляется только на впуске каждой форсункой в строго определенный момент времени,

нефазированном — на каждом обороте коленчатого вала всеми форсунками синхронно.

Электронный способ регулирования количества подаваемого топлива является наиболее прогрессивным и в настоящее время вытесняет механический и пневматический способы.

Система центрального впрыска

Благодаря простоте, надежности и сравнительно невысокой стоимости система центрального впрыска нашла применение на недорогих автомобилях.

При этом она уступает системе распределенного впрыска по мощностным и экономическим показателям,

так как допускает образование топливной пленки на стенках впускного трубопровода, как и в случае с карбюратором.

Кроме того, из-за большого расстояния между форсункой и впускными клапанами ухудшается работа двигателя на режиме разгона, а значительные габаритные размеры самой форсунки увеличивают гидравлическое сопротивление впускной системы.

Система центрального впрыска топлива состоит

1 Форсунка, управляемая электронным блоком управления (ЭБУ) 4, подает топливо во впускной трубопровод.

2 Воздух, поступающий из воздухоочистителя, проходит через измеритель расхода воздуха, смешиваясь с бензином, образует топливовоздушную смесь.

3 Бензин из топливного бака подается через фильтр с помощью электрического насоса под давлением 100—150 кПа.

Электронный блок управления выдает управляющий сигнал форсунке на основании сигналов, полученных

от измерителя расхода воздуха,

датчика положения и скорости открытия дроссельной заслонки и датчика температуры охлаждающей жидкости.

От аккумуляторной батареи осуществляется питание электроэнергией электронного блока управления. Впрыск бензина происходит прерывисто с частотой, соответствующей частоте вращения коленчатого вала.

Форсунка объединена с регулятором давления, дроссельной заслонкой и регулятором холостого хода в одном блоке.

Система распределенного впрыска. Принцип действия

Бензин из топливного бака подается электрическим насосом через фильтр тонкой очистки в рампу форсунок.

При использовании двух впускных клапанов на цилиндр форсунка впрыскивает топливо на перемычку между клапанами.

Воздух в цилиндры поступает через воздухоочиститель,

измеритель 8 расхода воздуха

и впускной трубопровод (ресивер) 12,

а его количество регулируется дроссельной заслонкой

От измерителя 8 расхода воздуха, датчика частоты вращения коленчатого вала сигналы поступают в ЭБУ.

После обработки этих сигналов и получения значения циклового расхода воздуха по заданному алгоритму в соответствии с режимом работы двигателя ЭБУ выдает управляющие импульсы необходимой длительности для открытия клапанов форсунок, обеспечивая тем самым необходимую подачу топлива.

Она корректируется блоком управления в зависимости от положения и скорости поворота дроссельной заслонки на основании сигналов датчика положения дроссельной заслонки, а также температуры охлаждающей жидкости на основании сигналов от датчика температуры охлаждающей жидкости.

На холостом ходу для обеспечения устойчивой работы двигателя с заданной частотой вращения коленчатого вала предусмотрено, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, автоматическое регулирование количества воздуха, поступающего в двигатель.

У непрогретого двигателя на холостом ходу при закрытой дроссельной заслонке воздух поступает через верхний и нижний каналы регулятора дополнительной подачи воздуха.

По мере прогрева двигателя, начиная с температуры охлаждающей жидкости 50—70 °С, регулятор прекращает подачу воздуха, и он поступает только через верхний канал, сечение которого изменяется винтом регулирования частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу.

Рампа форсунок представляет собой полую планку с установленными на ней форсунками и регулятором давления топлива, который связан с ресивером и топливным баком.

Рампа закрепляется на головке блока цилиндров или впускном трубопроводе. В конец рампы ввернут штуцер для подвода топлива от насоса.

Регулятор давления топлива

Предназначен для поддержания давления 0,38—0,33 МПа в рампе и форсунках работающего двигателя.

Внутренняя полость регулятора делится мембраной на две части:

вакуумную и топливную.

Вакуумная полость находится в крышке регулятора и связана с ресивером, а топливная полость — в корпусе регулятора и связана с топливным баком

При закрытии дроссельной заслонки разрежение в ресивере увеличивается,

При этом давление топлива в рампе понижается.

При открытии дроссельной заслонки разрежение в ресивере уменьшается, клапан регулятора открывается уже при большем давлении топлива.

В результате давление топлива в рампе повышается.

Электромагнитная форсунка представляет собой электромагнитный клапан.

Она предназначена для впрыска дозированного топлива. Дозирование топлива зависит от длительности электрического импульса, поступающего в обмотку катушки электромагнита форсунки от ЭБУ.

обмотки катушки электромагнита, иглы запорного клапана, корпуса распылителя, насадки распылителя и фильтра.

Принцип работы форсунки

При работе двигателя топливо под давлением поступает в форсунку через фильтр и проходит к запорному клапану, который находится в закрытом положении под действием пружины.

При поступлении электрического импульса в обмотку катушки электромагнита возникает магнитное поле, которое притягивает сердечник и вместе с ним иглу запорного клапана. При этом отверстие в корпусе открывается и топливо под давлением впрыскивается в распыленном виде.

После прекращения поступления электрического импульса в обмотку катушки электромагнита магнитное поле исчезает, и под действием пружины сердечник и игла возвращаются в исходное положение. При этом отверстие в корпусе закрывается, и впрыск топлива прекращается.

Топливный насос Предназначен для подачи топлива в систему впрыска.

Топливный насос (рис. 7.29) приводится в действие от электродвигателя, который объединен с насосом в одном корпусе.

Центробежный роликовый насос состоит

из статора 3, внутренняя поверхность которого незначительно смещена относительно оси якоря 8 электродвигателя;

цилиндрического сепаратора 16, соединенного с якорем электродвигателя;

и роликов 17, расположенных в сепараторе.

Сепаратор с роликами находится между основанием 2 и крышкой 5 насоса.

При работе насоса топливо поступает через штуцер 1 и канал 18 к вращающемуся сепаратору 16, переносится роликами и через выходные каналы 6 подается в полость электродвигателя и далее через обратный клапан 4 ограничивает давление топлива, создаваемое насосом (0,45—0,6 МПа).

Подача насоса 130 л/ч.

В настоящее время на отечественных автомобилях марок «ВАЗ», «Москвич», «ГАЗ» получила широкое распространение система распределенного впрыска «Мотроник», которая оснащена единым электронным блоком управления с системами питания и зажигания. Для формирования управляющих сигналов система ЭБУ получает информацию от следующих датчиков:

датчик массового расхода воздуха (ДМРВ);

датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ);

датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ);

датчик детонации (ДД);

датчик кислорода (ДК);

датчик скорости автомобиля (ДСА);

датчик положения коленчатого вала (ДПКВ);

Система непосредственного впрыска

Для того чтобы обеспечить качественное смесеобразование внутри цилиндра, необходимо повысить давление впрыска.

Поэтому в системе непосредственного впрыска топлива насос низкого давления подает топливо через фильтр к насосу высокого давления, который создает в аккумуляторе (накопитель, где топливо находится под высоким давлением) давление 5—13 МПа.

При превышении давления специальный регулятор перепустит избыточное топливо на вход насоса высокого давления. Значение давления в аккумуляторе регистрируется датчиком давления и передается на ЭБУ.

Топливо из аккумулятора подается к электромагнитным форсункам, которые включаются по команде от микропроцессора.

Благодаря впрыску топлива сразу после подачи искры в цилиндре обеспечивается воспламенение топливовоздушной смеси нормального состава, который поддерживает ЭБУ. При этом в удаленных от электродов зонах состав горючей смеси остается обедненным и бедным (в самых крайних зонах).

Таким образом, при непосредственном впрыске обеспечивается неравномерный состав топлива по всему объему камеры сгорания.

Из возникшего очага горения фронт пламени распространяется в периферийные зоны, где воспламеняет бедные составы смеси с коэффициентом избытка

воздуха а > 2. В результате существенно повышается топливная экономичность двигателя и снижается вероятность возникновения детонации.

По сравнению с системой распределенного впрыска

система непосредственного впрыска обладает следующими недостатками:

более высокая стоимость из-за наличия аппаратуры высокого давления,

сложные температурные условия работы форсунки,

сложная камера сгорания,

повышенные требования к бензину (ограничение содержания серы).

Кроме того, использование насосов высокого давления или насос-форсунок традиционных конструкций осложняется отсутствием у бензина смазывающих свойств.

1.2.13 Смесеобразование и горение топлива в дизельных двигателях.Требования к составу смеси на различных режимах работы. Принцип действия системы питания дизельного двигателя.

Дизели — двигатели с внутренним смесеобразованием. В цилиндры дизеля воздух и топливо подаются раздельно и, смешиваясь в них с отработавшими газами, образуют рабочую смесь.

Читайте также:  Сборка и разборка двс легкового автомобиля

Процесс горения в дизельном двигателе

. Процесс горения в дизельном двигателе продолжается очень короткое время и может разбит на 4 периода в соответствии с процессами, происходящем в каждом из них:

— период задержки воспламенения;

— период распространения пламени;

— период прямого горения;

Период задержки воспламенения

Период от начала впрыска до момента начала горения называется периодом задержки воспламенения. Период задержки воспламенения — это период подготовки горения, во время которого горючее впрыскивается в разогретый воздух, перемешивается с ним и разогревается до температуры самовоспламенения. Этот период должен быть как можно короче, т.к. он оказывает существенное влияние на последующие периоды горения.

График увеличения давления.

Период распространения пламени

Период от начала воспламенения до момента, когда пламя распространится на все топливо, впрыснутое в цилиндр во время периода задержки воспламенения, называется периодом распространения пламени.. Воздушнотопливная смесь воспламеняется там, где топливо уже перемешалось с воздухом. В этот период происходит резкое увеличение температуры, и, как следствие, давления в цилиндре.

Период прямого горения

Период от момента, когда пламя распространилось по всей камере сгорания до момента окончания впрыска горючего, называется периодом прямого горения. В это время давление в цилиндре достигает максимальной величины. Момент воспламенения регулируется таким образом, чтобы максимальная величина давления достигалась приблизительно при 10 градусах после ВМТ.

Период от конца впрыска до момента окончания горения, называется периодом догорания.

Горение продолжается и после окончания впрыска. Несгоревшее горючее должно полностью сгореть в этот период. Поршень движется вниз во время этого периода, это позволяет воздуху в камере сгорания расширяться, в результате чего давление и температура падает.

1. Особенности смесеобразования в дизелях

В дизелях топливо поступает от насоса высокого давления и посредством форсунки впрыскивается в цилиндры под давлением, в несколько раз превышающим давление воздуха в конце такта сжатия. Смесеобразование начинается с момента поступления топлива в цилиндр. При этом в результате трения о воздух струя топлива распыливается на мельчайшие частицы, которые образуют топливный факел конусообразной формы. Чем мельче распылено топливо и чем равномернее распределено оно в воздухе, тем полнее сгорают его частицы.

Испарение и воспламенение топлива осуществляются за счет высокой температуры и давления сжатого воздуха (к концу такта сжатия температура воздуха составляет 550-700°С, а давление —3,5—5,5 МПа). Следует отметить, что после начала горения смеси температура и давление в камере сгорания резко возрастают, что ускоряет процессы испарения и воспламенения остальных частиц распыленного факела топлива.

Чтобы обеспечить наилучшие мощностные и экономические показатели работы дизеля, необходимо впрыскивать топливо в его цилиндры до прихода поршня в в.м.т.

Для того чтобы форсунка впрыскивала топливо с требуемым опережением, топливный насос должен начинать подавать топливо еще раньше. Это вызвано необходимостью иметь некоторое время на нагнетание топлива от насоса к форсунке.

В цилиндры дизеля фактически поступает одно и то же количество воздуха независимо от его нагрузки. При малой нагрузке в цилиндрах практически всегда имеется достаточное количество воздуха для полного сгорания топлива. В этом случае коэффициент избытка воздуха имеет большую величину. С увеличением нагрузки возрастает только подача топлива, но при этом значение коэффициента избытка воздуха уменьшается, вследствие чего ухудшается процесс сгорания топлива.

Поэтому минимальное значение коэффициента избытка воздуха для различных типов дизелей, соответствующее их бездымной работе, устанавливают в пределах а= 1,4-2,2, что обусловливает также высокую экономичность дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями.

Существенное влияние на улучшение смесеобразования и процесса сгорания оказывают способы приготовления рабочей смеси и принятая форма камеры сгорания.

По способу приготовления рабочей смеси различают объемное, объемно-пленочное и пленочное смесеобразования.

Каждому из этих способов присущи свои характерные особенности, для реализации которых требуются камеры сгорания с соответствующими конструктивными решениями.

Существующие камеры сгорания дизелей по общности основных признаков их конструкции объединяют в две большие группы: неразделенные (одно-полостные) и разделенные (двух-полостные).

Дизельное топливо имеет следующие основные марки:

Температура замерзания дизельного топлива должна быть на 10. 15 °С ниже температуры окружающего воздуха района эксплуатации.

Л — летнее топливо, предназначено для работы двигателя при температуре окружающего воздуха выше 0 °С;

Чем ниже температура замерзания топлива, тем надежнее работа дизеля.

Это температура, до которой необходимо нагреть топливо в смеси с кислородом воздуха, чтобы начался процесс горения.

Склонность дизельного топлива к самовоспламенению оценивают цетановым числом, которое определяется следующим образом.

Эталонная смесь составляется из чистых углеводородов цетана и а-метилнафталина

Цетан имеет наименьший период запаздывания воспламенения, что обеспечивает более мягкую работу двигателя. Для него условно принимают цетановое число равным 100 единицам.

Второй компонент, а-метилнафталин имеет самый большой период задержки воспламенения и способствует жесткой работе двигателя.

Это объясняется тем, что к моменту воспламенения в цилиндре будет находиться большое количество топлива, что приведет к резкому нарастанию давления и жесткой работе двигателя.

При жесткой работе поршень испытывает повышенное ударное воздействие, что вызывает увеличенный износ деталей кривошипно-шатунного механизма, снижает экономичность двигателя и приводит к другим отрицательным последствиям

На специальной моторной установке проверяют воспламеняемость испытуемого топлива, а затем подбирают смесь по объему из цетана и а-метилнафталина, которая будет воспламеняться так же, как и испытуемое топливо.

Процентное содержание цетана и определит цетановое число испытуемого топлива. Названные чистые углеводороды имеют различные периоды запаздывания самовоспламенения.

Это объясняется тем, что к моменту воспламенения в цилиндре будет находиться большое количество топлива, что приведет к резкому нарастанию давления и жесткой работе двигателя.

При жесткой работе поршень испытывает повышенное ударное воздействие, что вызывает увеличенный износ деталей кривошипно-шатунного механизма, снижает экономичность двигателя и приводит к другим отрицательным последствиям.

Цетановое число а-метилнафталина условно принимается равным нулю.

Пример. Если испытуемое топливо воспламеняется как объемная смесь, состоящая, например, из-45 % цетана и 55 % а-метилнафталина, то цетановое число такого топлива равно 45 единицам.

Таким образом, цетановым числом называют условный показатель самовоспламеняемости дизельных топлив, равный процентному содержанию цетана в такой его смеси с а-метилнафталином, на которой получается такой же период задержки самовоспламенения, как и на испытуемом топливе.

Оптимальным для дизельных топлив является цетановое число, равное 40. 50 единицам.

Применение топлив с цетановым числом менее 40 приводит к жесткой работе двигателя.

1.2.14 Устройство системы питания дизельного двигателя. ТНВД.

Система питания дизеля состоит из системы питания топливом и системы питания воздухом. Иногда в отдельную систему выделяют выпуск отработавших газов.

В систему питания четырехтактного дизеля входят топливный бак, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, топливоподкачивающий насос, топливопроводы, форсунки, топливный насос высокого давления вместе с всережимным регулятором, воздухоочиститель и другие приборы и детали.

Рассмотрим путь топлива в системе питания дизеля.

Топливо из бака по топлипроводу подводится к топливоподкачивающему насосу, от которого оно подается по топливопроводу к фильтру тонкой очистки топлива и по топливопроводу – к насосу высокого давления. Насос по топливопроводам высокого давления подает топливо в форсунки в соответствии с порядком работы двигателя.

Независимо от угловой скорости коленчатого вала двигателя, в каналах насоса поддерживается постоянное давление топлива 130-150 кН/м (1,3-1,5 кгс/см ) вследствие работы перепускного клапана и жиклера фильтра тонкой очистки. Топливо, не использованное в насосе высокого давления, по топливопроводу сливается в бак. Топливопроводы служат для отвода в бак топлива, просочившегося между распылителем форсунки и иглой.

Топливо, постоянно циркулирующее в системе питания, способствует охлаждению головки топливного насоса высокого давления и удалению в бак топлива и пузырьков воздуха, попавшего в него.

По экономичности дизели значительно превосходят карбюраторные двигатели. Удельный расход топлива карбюраторных бензиновых двигателей составляет 83·10 — 98·10 г/Дж [220-260 г/(л.с·ч)], а дизелей 60·10 — 75·10 г/Дж [160-200 г/(л.с·ч)].

Особенностью дизеля является раздельная подача воздуха и топлива в цилиндры. Процесс смесеобразования происходит почти одновременно с процессом сгорания топлива.

Для дизелей используют более дешевые по себестоимости, чем бензины, сорта нефтяных топлив (керосино-газойлевые и соляровые фракции). В пожарном отношении дизельное топливо менее опасно, чем бензин.

3.2.2. Электронные издания (электронные ресурсы)

3.2.3. Дополнительные источники

1.3.1 Назначение, устройство и принцип действия АКБ.

В современном автомобиле ряд функций, необходимых для его нормальной работы, осуществляется с помощью электроэнергии.

В электрооборудование автомобиля входят источники и потребители тока.

К источникам относятся аккумуляторная батарея и генератор.

2 система зажигания, в ДВС с внешним смесеобразованием;

3 система освещения и сигнализации; контрольно-измерительные приборы; приборы дополнительного оборудования.

На отечественных автомобилях, в основном, применяется однопроводная сеть (суммарная длина которой достигает 500 м.). вторым проводом являются металлические детали автомобиля, называемые корпусом (массой).

Как правило, для питания приборов автомобильного электрооборудования используется постоянный ток напряжением 12 или 24 В.

На отечественных легковых автомобилях все потребители (электроприборы) питаются постоянным током напряжением 12 В.

На автомобилях для питания приборов электрооборудования при неработающем двигателе и его работе на малых оборотах используется химический источник тока – аккумуляторная батарея,

а при работе ДВС на средних и выше оборотах – генератор, преобразующий механическую энергию, получаемую от двигателя, в электрическую и питающий все потребители (в т.ч. и аккумуляторную батарею).

2.1.1. Аккумуляторная батарея

Автомобильная стартерная двенадцативольтовая аккумуляторная батарея состоит из шести свинцово-кислотных двухвольтовых аккумуляторов, соединенных между собой последовательно и размещенных в общем баке, выполненном из кислотоупорной пластмассы.

Каждый аккумулятор представляет собой сосуд, заполненный электролитом, в который опущены свинцовые электроды.

В решетку электродов (пластин) впрессовывают активную массу.

Активными веществами заряженного аккумулятора являются:

1 двуокись свинца (Р b О 2 ) темно-коричневого цвета на положительном электроде;

2 губчатый свинец (Р b ) темно-серого цвета на отрицательном электроде

3 водный раствор серной кислоты (H 2 SO 4 + H 2 O) – электролит, в котором помещаются электроды.

Электролит свинцово-кислотного аккумулятора представляет собой раствор химически чистой серной кислоты в воде.

В процессе разряда ионы сернокислотного остатка (SO 4 ) соединяются со свинцом электродов, образуют на них сернокислотный свинец (P b SO 4 ), а ионы водорода – с кислородом, который выделяется на положительной пластине и образует воду (H 2 O). Таким образом, при разряде аккумулятора расходуется серная кислота и образуется вода, в результате чего плотность электролита уменьшается.

В процессе заряда аккумулятора ток по цепи протекает в противоположном направлении, и ионы водорода, образующиеся в результате распада воды, взаимодействуют с сернокислым свинцом электродов.

Водород (H 2 ), соединяясь с сернокислым остатком, образует серную кислоту (H 2 SO 4 ), а на отрицательных электродах восстанавливается губчатый свинец.

Выделяющийся из воды кислород (O 2 ) соединяется со свинцом положительных пластин, образуя двуокись свинца (Р е О 2 ), содержание воды в электролите уменьшается, а содержание кислоты увеличивается, в результате чего плотность электролита повышается.

По плотности электролита определяют степень заряженности находящейся в эксплуатации батареи. Значение плотности электролита в эксплуатируемой полностью заряженной аккумуляторной батареи для различных климатических зон страны различна, так как с уменьшением плотности электролита повышается температура его замерзания, однако, чем больше плотность, тем меньше, при прочих равных условиях, срок службы батареи.

Стоит помнить, что работа свинцового аккумулятора сопряжена с различными побочными эффектами, такими как «закипание». Это явление, в большинстве своем, связано с чрезмерным уровнем заряда аккумулятора, при котором интенсивность протекания процесса электролиза значительно увеличивается.

Сопровождается процесс выделением кислородных и водородных пузырьков, что негативно влияет на плотность и качество используемого электролита.

Восстановить баланс кислорода и водорода в электролите не составляет особого труда: необходимо незамедлительно заполнить аккумуляторные банки дистиллированной (!) водой.

Эксплуатация батареи разряженной более чем на 50% запрещена, так как она быстро выйдет из строя, такую батарею следует поставить на подзарядку. В процессе эксплуатации нужно следить не только за степенью заряженности аккумуляторной батареи, но и за уровнем электролита в каждом аккумуляторе, который должен быть на 10 – 15 мм выше кромки пластин.

(1) — Цифра, указывающая число последовательно соединенных аккумуляторов в батарее (6 или 3), характеризующая её номинальное напряжение (12 или 6 В соответственно).

(2) — Буквы, характеризующие назначение батареи по функциональному признаку (СТ — стартерная).

(3) — Число, указывающее номинальную емкость батареи в ампер-часах (А·ч).

(4) — Буквы или цифры, которые содержат дополнительную информацию об исполнении батареи (при необходимости) и материалах, примененных для её изготовления, например: «А» — с общей крышкой, буква «3» — залитая и полностью заряженная (если ее нет — батарея сухозаряженная), слово «необслуживаемая» — для батарей, соответствующих требованию ГОСТ по расходу воды, «Э» — корпус-моноблок из эбонита, «Т» — моноблок из термопластичной пластмассы, «М» — сепаратор типа мипласт из поливинилхлорида, «П» — сепаратор-конверт из полиэтилена.

Например, условное обозначение батареи «6СТ-60А1» указывает, что батарея состоит из шести аккумуляторов, соединенных последовательно. Таким образом, ее номинальное напряжение — 12 В. По своему назначению батарея стартерная, ее номинальная емкость — 60 А·ч при 20-часовом режиме разряда. Батарея изготовлена в моноблоке с общей крышкой в сухозаряженном исполнении.

1.3.2 Назначение, устройство и принцип действия генератора переменного тока.

На подавляющем большинстве современных автомобилей применяется генератор переменного тока.

статора с неподвижной обмоткой в которой индуцируется переменный (трехфазный) ток;

ротора, создающего подвижное магнитное поле;

крышек шкива с вентилятором;

электронного регулятора напряжения.

Ротор вращается в двух шариковых подшипниках, заправленных смазкой на весь срок службы генератора. Переменный ток генератора выпрямляется (преобразуется в постоянный) двухполупериодным трехфазным выпрямителем с полупроводниковыми диодами, смонтированным на одной из крышек генератора. На генераторе закреплен узел, состоящий из электронного регулятора напряжения и щеткодержателя.

Генератор устанавливается на специальном кронштейне двигателя и приводится в действие от шкива коленчатого вала через ременную передачу. Работа генератора заключается в следующем: при включении зажигания ток от аккумуляторной батареи поступает в обмотку возбуждения ротора. Магнитный поток вращающегося ротора (при работающем двигателе) пересекает витки обмоток статора, и в них индуцируется переменный ток, который затем выпрямляется в выпрямительном блоке. С увеличением частоты вращения ротора напряжение генератора возрастает и когда превысит 14 В, регулятор напряжения запирается, и ток через обмотку возбуждения не проходит, вследствие чего напряжение падает, затем регулятор отпирается и ток снова поступает в обмотку возбуждения. Таким образом, вырабатываемое генератором напряжение поддерживается в пределах 13,6 – 14,2 вольта. Когда напряжение, вырабатываемое генератором, становится больше напряжения аккумуляторной батареи, ток от генератора идет на питание всех потребителей системы электрооборудования, включая и зарядку аккумуляторной батареи, и обмотку возбуждения самого генератора.

1.3.3 Назначение и классификация, устройство систем зажигания.

В ДВС с внешним смесеобразованием воспламенение рабочей смеси (горючая смесь и остатки отработанных газов) происходит электрической искрой, которую «выдает» система зажигания. Система зажигания служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя в соответствии с принятым порядком (последовательностью чередования одноименных тактов, обычно, рабочего хода, в различных цилиндрах) и режима его работы. Например, у четырехтактных двигателей с рядным расположением цилиндров (устанавливаемых на большинстве отечественных легковых автомобилей) такты чередуются через 180 о поворота коленчатого вала в последовательности 1-3-4-2. Таким образом, системой зажигания называется совокупность приборов и устройств, обеспечивающих воспламенение рабочей смеси в цилиндрах ДВС, с внешним смесеобразованием, в соответствии с порядком и режимом работы двигателя.

До недавнего времени на автомобильных ДВС доминировала так называемая контактная система зажигания. Она включает в себя: катушку зажигания; прерыватель-распределитель, состоящий из прерывателя тока низкого напряжения и распределителя тока высокого напряжения; свечей зажигания; выключателя зажигания; проводов низкого и высокого напряжения; а также источников тока. Для преобразования тока низкого напряжения (12 В) в ток высокого напряжения (15000-30000 В), необходимого для создания искрового разряда между электродами свечи зажигания, служит катушка зажигания. Она представляет собой электрический автотрансформатор с разомкнутой магнитной цепью. Когда по обмотке низкого напряжения протекает электрический ток, то вокруг нее создается магнитное поле. В тот момент, когда прерыватель резко прерывает ток, то исчезающее магнитное поле индуцирует ток уже в другой обмотке (высокого напряжения). За счет разницы в количестве витков обмоток катушки из тока 12 В получается ток до 30000 В, который затем распределитель распределяет по свечам цилиндров ДВС в соответствии с его порядком работы. Для предотвращения искрения между контактами прерывателя и ускорения процесса исчезновения тока в первичной обмотке параллельно контактам прерывателя подсоединяется конденсатор, который способствует своей работой повышению напряжения тока вторичной обмотки. Для создания искрового промежутка в камере сгорания служат свечи зажигания. Свеча состоит из металлического корпуса с наружной резьбой и боковым электродом; сердечника, представляющего собой керамический изолятор, внутри которого размещен центральный электрод. В момент, когда свеча находится под высоким напряжением, между электродами (зазор 0,6 – 1 мм) создается искра, воспламеняющая рабочую смесь. Свечи, выпускаемые отечественной промышленностью, разработаны для конкретных типов автомобильных двигателей и имеют различную маркировку (А11НТ, А17ДВ, М8Т, А14ДВР и др.). В работе нижняя часть теплового конуса изолятора должна иметь температуру 500 – 600 °С. При меньшем нагреве электроды свечи покроются нагаром, и свеча будет работать с перебоями, а при нагреве более 800 °С возникает так называемое калийное зажигание, когда рабочая смесь зажигается значительно раньше требуемого времени. И в том, и в другом случае это отражается на эффективности работы двигателя. ДВС развивает наибольшую мощность и обеспечивает наивысшую экономичность тогда, когда сгорание рабочей смеси в каждом цилиндре заканчивается при повороте соответствующего кривошипа коленвала на угол 10 – 15° после верхней мертвой точки (ВМТ) при рабочем такте. В связи с тем, что если смесь поджечь не в строго определенный момент, и с учетом того, что она сгорает в течение некоторого времени, ее нужно поджигать до подхода поршня к В.М.Т. Поэтому подача высокого напряжения на электроды свечи зажигания должна происходить в конце акта сжатия, когда поршень не доходит до В.М.Т. Угол, на величину которого кривошип коленчатого вала не доходит до В.М.Т. при воспламенении рабочей смеси в камере сгорания, называется углом опережения зажигания, а угол, обеспечивающий наибольшую мощность ДВС и наименьший удельный расход топлива, называется оптимальным углом опережения зажигания. Его численная величина зависит от частоты вращения коленвала, нагрузки на ДВС, сорта применяемого топлива, теплового режима работы двигателя и ряда других факторов и варьирует в пределах 4 – 45°. Так, например, чем больше частота вращения коленвала, тем больше требуется угол опережения зажигания. Чем больше горючей смеси поступает в цилиндр, тем быстрее сгорает рабочая смесь и поэтому угол опережения зажигания нужно уменьшать, а при переходе к малым нагрузкам и уменьшением подачи горючей смеси, рабочая смесь будет сгорать медленнее, и поэтому угол опережения зажигания следует увеличить.

В зависимости от типа двигателя первоначальную установку угла опережения зажигания устанавливают положением прерывателя-распределителя согласно заводской инструкции к данному конкретному двигателю. В зависимости от качества топлива (с различными значениями октанового числа) угол опережения зажигания корректируется октан-корректором. В зависимости от частоты вращения коленвала при работе ДВС на разных режимах угол опережения зажигания регулируется автоматически при помощи центробежного регулятора прерывателя-распределителя. Также автоматически с помощью вакуумного регулятора опережения зажигания изменяется угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя.

Таким образом, реальный угол опережения зажигания складывается из угла начальной установки и углов, устанавливаемых октан-корректором, центробежным и вакуумным регуляторами.

Изменение зазора в контактах прерывателя (оптимальный зазор 0,35 – 0,45 мм) приводит к уменьшению или увеличению угла опережения зажигания. Поэтому прежде чем устанавливать угол опережения зажигания, необходимо проверить и установить зазор между контактами прерывателя в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя.

1.3.4 Принцип действия систем зажигания.

Контактная или, как ее еще называют, батарейная система зажигания (классическая), применяемая на автомобильных двигателях с 1925 года, сравнительно проста, но в связи с форсированием двигателей, увеличением частоты вращения и цилиндров ДВС стали выявляться существенные недостатки этой системы: быстро обгорают и изнашиваются контакты прерывателя, так как через них проходит ток значительной силы; увеличивается зазор между контактами прерывателя, а следовательно, и угол опережения зажигания, что снижает надежность работы системы зажигания; резко уменьшается величина тока в цепи низкого напряжения, вследствие чего снижается и ток в цепи высокого напряжения, возникают перебои с воспламенением рабочей смеси; затрудняется пуск двигателя; быстро изнашиваются детали привода и автоматической регулировки угла опережения зажигания и как следствие всех перечисленных причин, наблюдается снижение экономичности и мощности ДВС.

С целью устранения указанных недостатков и повышения надежности и долговечности работы приборов системы зажигания на большинстве современных автомобильных двигателей в настоящее время применяют новые системы зажигания, начиная от контактно-транзисторной до комплексной микропроцессорной систем управления работой двигателя. Рассмотрим некоторые из них.

Контактно-транзисторная система зажигания, включает в себя кроме прерывателя-распределителя и катушки зажигания (как и в «классической») еще полупроводниковый усилитель-коммутатор, который включается в цепь между первичной обмоткой катушки зажигания и прерывателем. В этом случае через контакты прерывателя проходит ток управления (0,8 – 0.3А), что предотвращает подгорание контактов. Катушка зажигания этой системы, в отличие от катушки зажигания «классической» имеет меньшее число витков в первичной обмотке и увеличенное число витков вторичной обмотки, а поэтому повышается значение высокого напряжения не менее чем на 25% и достигает 30 кВ. Повышение энергии искрового разряда способствует более полному сгоранию даже обедненной рабочей смеси, обеспечивается пуск ДВС, улучшается преемственность и экономичность. Однако и эта система имеет ряд существенных недостатков и главный из них – наличие прерывателя с контактами.

Бесконтактная система зажигания имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с контактно-транзисторной и, тем более, по сравнению с «классической» (контактной). Здесь надежность значительно повышается в связи с отсутствием в ней контактов со всеми их «прелестями» в процессе эксплуатации. В бесконтактных системах зажигания момент подачи искры определяется моментом подачи сигнала, который вырабатывает бесконтактный датчик. На отечественных автомобилях в основном применяются магнитоэлектрические или полупроводниковые датчики. В многоцилиндровых двигателях число пар полюсов магнита датчика равно числу цилиндров двигателя. Являясь конструктивным усовершенствованием контактно-транзисторной системы зажигания, бесконтактная система включает в себя: источники электрического тока; замок зажигания; датчик-распределитель зажигания, состоящий из бесконтактного микроэлектронного датчика и распределителя тока высокого напряжения; электронный коммутатор; катушку зажигания; свечи зажигания; провода низкого и высокого напряжения. Основные узлы бесконтактной системы зажигания изготовлены настолько надежно, что в процессе эксплуатации практически не требуют обслуживания.

Совершенствованием электронной бесконтактной системы зажигания является микропроцессорная система зажигания, включающая в себя: свечи зажигания; катушку зажигания второго и третьего цилиндров; катушку зажигания первого и четвертого цилиндров; коммутатор; колодку диагностики; выключатель зажигания; монтажный блок; контролер; датчик температуры; датчик угловых импульсов; датчик начала отсчетов и др.

Микропроцессорные системы зажигания обычно являются составными частями комплексной системы управления работой двигателя.

Например, на последних марках отечественных автомобилей ГАЗ-3110 «Волга» устанавливается двигатель ЗМЗ – 4062.10. Основными конструктивными особенностями двигателя ЗМЗ – 4062.10 являются: верхнее (в головке блока) расположение двух распределительных валов с установкой по четыре клапана на цилиндр (двух впускных и двух выпускных), повышение степени сжатия до 9,3 (вместо 8,2 на моделе 402.10 – карбюраторного), за счет камеры сгорания с центральным расположением свечи, применение системы распределенного (поочередно в соответствии с порядком работы цилиндров) впрыска топлива во впускную трубу электромагнитными форсунками (вместо карбюраторного питания) и главное то, что двигатель снабжен комплексной системой управления впрыском топлива и зажигания (КМСУД).

Эти и другие технические решения позволили значительно повысить максимальную мощность (примерно в 1,5 раза) и максимальный крутящий момент, снизить расход топлива и уменьшить токсичность отработавших газов.

Комплексная микропроцессорная система управления работой двигателя предназначена для выработки оптимального состава рабочей смеси, подачи топлива через форсунки в цилиндры двигателя, а также своевременного его воспламенения с учетом оптимального угла опережения зажигания. В своей работе эта система использует данные, полученные от датчиков системы, и программы, заложенной в памяти блока управления. В случае выхода из строя определенных датчиков или их цепей блок управления переходит на режим работы, используя данные, заложенные в его памяти. При переходе блока управления в резервный режим в комбинации загорается сигнализатор КМСУД. Работа системы в резервном режиме ухудшает приемистость, токсичность и увеличивает расход топлива, но в то же время позволяет эксплуатацию автомобиля до проведения квалифицированных ремонтных работ.

1.3.5 Система электрического пуска двигателя. Стартер.

1.3.6 Назначение, устройство системы освещения и сигнализации, контрольно-измерительных приборов.

Для правильной эксплуатации автомобилей на них устанавливают контрольно-измерительные приборы, которые подразделяются на указывающие и сигнализирующие. Указывающие электрические приборы обычно состоят из приемников, расположенных на щитке приборов и датчиков, установленных на соответствующих агрегатах и механизмах автомобиля. Сигнализирующие приборы информируют водителя (обычно световым сигналом) об аварийном значении измеряемого параметра. Удобство применения контрольно-измерительного прибора для замера не электрических величин заключается в том, что датчик (элемент, реагирующий на измерение контролируемого параметра) связан с указателем лишь электрическим приводом, что позволяет их взаимное расположение на любом расстоянии один от другого.

На автомобилях обычно устанавливают следующие контрольно-измерительные приборы: указатели уровня топлива в баке; спидометры; тахометры; энокометры; счетчики пройденного пути; температуры охлаждающей жидкости; давление масла в смазочной системе; амперистр; вольтметр и др. К сигнализирующим приборам относят ряд ламп устанавливаемых на щитке приборов, которые информируют водителя об аварийном значении измеряемого параметра. Датчики этих приборов работают как выключатели, замыкающие цепь при определенных условиях. К ним относятся: сигнализаторы аварийного давления масла, температуры охлаждающей жидкости, резерва топлива, минимально допустимого уровня тормозной жидкости, включения стояночного тормоза, указателей поворота, включения дальнего света, отсутствия зарядного тока аккумуляторной батареи и т. д. Как правило, все контрольно-измерительные приборы находятся на щитке приборов водителей. Не допускается начинать или продолжать движение, до устранения неисправности при свечении любой красной лампочки или положении стрелки указателя в красном секторе шкалы на любом приборе, при работающем двигателе.

Приборы освящения и сигнализации

К приборам сигнализации относятся: передние и задние указатели поворота, лампы стоп-сигналов, лампы включения заднего хода, звуковые сигналы.

Дополнительное оборудование легкового автомобиля

На современных автомобилях устанавливается дополнительное оборудование, которого с каждым годом становится все больше и больше. Оно включает в себя: отопитель салона автомобиля; омыватели и очистители лобового и заднего стекла, рассеиватели фар; устройства подогрева стекл, зеркала и сиденья, электроподъемники стекл и сидений; прикуриватели; радиоприемники; телевизоры; холодильники; кондиционеры и т. д.

Наряду с рассмотренным ранее электронными приборами на современных автомобилях все большее распространение получают электронные системы с микропроцессорами или микро-ЭВМ для управления процессами, когда необходимо учитывать несколько влияющих на них факторов: систем электронного управления впрыскиванием топлива (любого), регулируя количество его и момент впрыскивания; систем управления переключением передач антиблокировочной системы тормозов (АБС) и д. р. И этот процесс будет продолжаться вплоть до полной автоматизации не только управлением отдельных узлов, но и всего автомобиля в целом.

3.2.2. Электронные издания (электронные ресурсы)

3.2.3. Дополнительные источники

Источник

Поделиться с друзьями
Практические советы по железу и огороду
Adblock
detector