Устройство легковых автомобилей

Горючая смесь, поступающая в цилиндры, приготовляется в смесительной камере карбюратора и представляет собой смесь паров мелко распыленного бензина и воздуха. Процесс смесеобразования продолжается во впускном трубопроводе и цилиндрах двигателя, где горючая смесь, смешиваясь с остатками отработавших газов, образует рабочую смесь. Для приготовления горючей смеси используют тщательно очищенные от механических примесей топливо и воздух. Горючая смесь должна сгорать полностью в тысячи доли секунды. Состав горючей смеси характеризуется определенным соотношением топлива и воздуха (по массе). Для полного сгорания 1 кг бензина теоретически необходимо 14,9 кг воздуха. Практически, количество воздуха, в зависимости от режима работы двигателя, может быть больше или меньше теоретического. Поэтому состав горючей смеси принято характеризовать коэффициентом избытка воздуха (а), который представляет собой отношение действительного количества воздуха (L), участвующего в процессе сгорания бензина, к стехиометрическому ( L 0 ), т.е. к количеству воздуха, которое теоретически необходимо для сгорания топлива массой 1 кг и состава С + Н + О = 1: а = L/L0 Если в сгорании 1 кг бензина участвует 14,9 кг воздуха, то такая смесь называется нормальной. Коэффициент избытка воздуха определяет количество горючей смеси следующим образом:

1. богатая смесь — а от 0,5 до 0,8 (значительный недостаток воздуха, смесь сгорает не полностью);
2. обогащенная смесь — а от 0,85 до 0,95 (незначительный недостаток воздуха). Скорость сгорания смеси возрастает, двигатель развивает наибольшую мощность, но при несколько повышенном расходе топлива вследствие недостаточно полного его сгорания;
3. бедная смесь — а от 1,1 до 1,2 (значительный избыток воздуха, смесь горит медленно). Большая часть теплоты поглощается стенками цилиндров, что вызывает перегрев двигателя и неустойчивую его работу. Мощность двигателя падает, возрастает расход топлива;
4. обедненная смесь — а от 1,05 до 1,07 (незначительный избыток воздуха). Мощность двигателя несколько снижается, экономичность заметно повышается, так как происходит наиболее полное сгорание топлива.

Система питания карбюраторного двигателя служит для приготовления горючей смеси из паров топлива и воздуха в определенных пропорциях, подачи ее в цилиндры двигателя и отвода из них отработавших газов. В систему питания карбюраторного двигателя (рис. 42) входят: топливный бак, фильтр-отстойник, топливопроводы, топливный насос, фильтр тонкой очистки топлива, карбюратор, воздухоочиститель, впускной трубопровод, выпускной трубопровод, приемные трубы, глушитель, приборы контроля уровня топлива. При работе двигателя топливный насос засасывает топливо из топливного бака и через фильтры подает в поплавковую камеру карбюратора. При такте впуска в цилиндре двигателя создается разрежение и воздух, пройдя через воздухоочиститель, поступает в карбюратор, где смешивается с парами топлива и в виде горючей смеси подается в цилиндр, и там, смешиваясь с остатками отработавших газов, образуется рабочая смесь. После совершения рабочего хода, отработавшие газы выталкиваются поршнем в выпускной трубопровод и по приемным трубам через глушитель в окружающую среду. Топливо. В качестве топлива в карбюраторных двигателях обычно используют бензин, который получают в результате переработки нефти. Требования, предъявляемые к бензинам:

• быстрое образование топливовоздушной смеси;
• скорость сгорания не более 40 м/с;

• минимальное коррозирующее воздействие на детали двигателя;
• минимальное отложение смолистых веществ в элементах системы питания;
• минимальное вредное воздействие на организм человека и окружающую среду;
• • способность длительное время сохранять свои свойства.

Автомобильные бензины в зависимости от количества легкоиспаряющихся фракций подразделяют на летние и зимние. Для автомобильных карбюраторных двигателей выпускают бензины А-76, АИ-92, АИ-98 и др. Буква «А» обозначает, что бензин автомобильный, цифра — наименьшее октановое число, характеризующее детонационную стойкость бензина. Наибольшей детонационной стойкостью обладает изооктан, (его стойкость принимают за 100), наименьшей — н-гептан (его стойкость равна 0). Октановое число, характеризующее детонационную стойкость бензина, — процентное содержание изооктана в такой смеси с н-гептаном, которая по детонационной стойкости равноценна испытуемому топливу. Например, исследуемое топливо детонирует так же, как смесь 76 % изооктана и 24 % н-гептана. Октановое число данного топлива равно 76. Октановое число определяется двумя методами: моторным и исследовательским. При определении октанового числа вторым методом в маркировке бензина добавляется буква «И». Октановое число определяет допустимую степень сжатия.
Читать полностью »

В процессе работы двигателя в его картер прорываются газы, состоящие из горючей смеси и продуктов полного и частичного сгорания смеси. Количество картерных газов увеличивается по мере износа поршней,
Читать полностью »

Смазочная система служит для подвода масла к трущимся поверхностям деталей двигателя, частичного отвода теплоты и продуктов изнашивания. Масло, поступающее к трущимся поверхностям, уменьшает потери на трение и износ деталей, охлаждает трущиеся поверхности и очищает их от продуктов изнашивания. Автомобильные двигатели (рис. 34—37) имеют комбинированную смазочную систему, в которой масло к трущимся поверхностям одних деталей подается под давлением от насоса, а к другим — путем разбрызгивания и самотеком. Под давлением смазываются наиболее нагруженные детали: коренные и шатунные шейки коленчатого вала, коренные шейки распределительного вала, подшипники коромысел, поршневые пальцы. Разбрызгиванием смазываются такие детали, как клапанный механизм, зубчатые колеса газораспределения, «зеркало» цилиндров. Самотеком смазываются штанги, толкатели, кулачки распределительного вала и др. Смазочная система включает в себя масляный насос, резервуар для масла (поддон картера), маслоприемник с сетчатым фильтром первичной
очистки масла, масляные фильтры, масляные каналы и маслопроводы, масляный радиатор, редукционный и перепускные клапаны, маслозаливную горловину с крышкой, приборы контроля уровня и давления масла, приборы вентиляции картера. При работе двигателя масло засасывается из поддона картера насосом через маслоприемник и подается в фильтр. Фильтр, через который проходит все масло, поступающее в главную магистраль, называется последовательно включенным или полнопоточным. Если проходит только часть масла (10—15 %), фильтр называется неполнопоточным. Из фильтра масло поступает в масляную магистраль, выполненную в виде продольного канала в картере двигателя. Максимальное давление масла, создаваемое насосом, ограничивается редукционным клапаном. Из главной магистрали масло под давлением по каналам поступает к коренным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительноговала и в полую ось коромысел. От коренных подшипников по каналам в шейках и щеках масло поступает к шатунным подшипникам коленчатого вала. В двигателях марки «ЯМЗ» по каналу в шатуне масло подается под давлением для смазывания поршневого пальца. Вытекающее через зазоры в подшипниках коромысел масло разбрызгивается движущимися деталями, стекая по штангам, смазывает их наконечники, толкатели и кулачки распределительного вала. В картере масло в виде тумана оседает на стенки цилиндров. У некоторых двигателей в нижней головке шатуна имеется отверстие, через которое при его совпадении с каналом в шатунной шейке масло выбрасывается в наиболее нагруженную часть стенки цилиндра. Давление масла контролируется электрическим манометром, датчик которого установлен в главной масляной магистрали, а указатель — на щитке приборов. Давление масла в карбюраторных двигателях 0,05—0,4 МПа, в дизелях 0,1—0,6 МПа. Для охлаждения масла некоторые двигатели снабжены радиатором. Охлажденное масло сливается в поддон картера. Читать полностью »

Система воздушного охлаждения двигателей состоит из ряда элементов, регулирующих ее работу и поддерживающих заданный тепловой режим двигателя. Принципиальная система воздушного охлаждения включает в себя:

• подкапотное пространство, закрытое кузовными панелями;
• аксиальный или центробежный вентилятор с направляющим аппаратом, приводимый в действие коленчатым валом двигателя;
• направляющие панели «рубашки» охлаждения;

• органы, управляющие расходом воздуха в виде заслонок, управляемых термостатами, дросселирующих вход и выход воздуха, или автоматической муфты регулирования частоты вращения лопастей вентилятора;
• датчик температуры и показывающий прибор в кабине водителя;
• оребрение цилиндров и их головки.

По сравнению с жидкостной системой охлаждения воздушная имеет ряд преимуществ:

• простота и удобство в эксплуатации;
• отсутствие дорогостоящих узлов и агрегатов;
• меньшая масса двигателя;
• более быстрый прогрев двигателя;
• пониженная чувствительность к колебаниям температуры, что особенно важно при эксплуатации автомобиля в районах с жарким или холодным климатом.

К недостаткам воздушной системы охлаждения следует отнести:

• повышенный уровень шума, создаваемый вентилятором;
• большую напряженность отдельных деталей двигателя вследствие их неравномерного охлаждения;
• большой расход мощности на привод вентилятора (10 —15 % мощности двигателя).

Читать полностью »

Предпусковой подогреватель (рис. 33) служит для предварительного прогрева двигателя перед пуском при низких температурах окружающей среды и способствует уменьшению износа цилиндров и поршней. В комплект пускового подогревателя входят котел, заполненный охлаждающей жидкостью, топливный бачок, электромагнитный клапан, вентилятор с электродвигателем, свеча накаливания, пульт управления. Перед пуском двигателя открывается электромагнитный клапан, и топливо поступает в камеру сгорания котла, где первоначально воспламеняется свечой. Воздух подается в котел от вентилятора. Горячие газы, проходя через газопроводы котла, нагревают жидкость, а при выходе из котла патрубком направляются на поддон картера, нагревая в нем масло. Охлаждаю-
Читать полностью »

Радиатор (рис. 30) является теплообменником системы охлаждения, где поступающая из двигателя жидкость передает теплоту потоку воздуха. Радиатор состоит из верхнего и нижнего бачков, соединенных между собой трубками, образующими его охлаждающую решетку (сердцевину радиатора). Верхний бачок радиатора имеет наливную горловину с пробкой, а нижний — сливной кран. В наливную горловину впаяна пароотводная трубка, соединенная с расширительным бачком. Пароотводная трубка заглублена в радиатор, где отводимые пары конденсируются. К верхнему и нижнему бачкам припаяны боковые стойки. Стойки и пластина образуют каркас радиатора. Сердцевина радиатора состоит из нескольких рядов трубок, впаянных в верхний и нижний бачки. К трубкам крепятся тонкие охлаждающие пластины или гофрированные ленты, изготовленные из латуни, алюминия или красной меди. Пробка наливной горловины в закрытых системах жидкостного охлаждения имеет два предохранительных клапана с уплотнительными резиновыми прокладками и пружинами. Паровой клапан регулируют на избыточное давление (0,145—0,160 МПа), воздушный клапан открывается при падении давления в системе против атмосферного не более чем на 0,01 МПа. При нормальном функционировании клапанов система охлаждения только кратковременно может сообщаться с окружающей средой или полостью расширительного бачка. Жалюзи устанавливаются перед радиатором, с их помощью регулируется количество воздуха, проходящего через сердцевину радиатора. Жалюзи изготовляются в виде набора вертикальных или горизонтальных пластин — створок из оцинкованного железа, которые объединены общей рамкой и снабжены шарнирным устройством, обеспечивающим одновременный или групповой поворот их вокруг своей оси. Жалюзи прикрепляют к каркасу радиатора или к его наружной облицовке. Управление створками осуществляется вручную или с помощью устройства с термостатом. Жидкостной насос создает в системе охлаждения принудительную циркуляцию жидкости. Применяют одноступенчатые жидкостные насосы центробежного типа. Привод насоса, как правило, работает от шкива коленчатого вала посредством клиноременной передачи. Жидкостной насос состоит из корпуса, вала привода с крыльчаткой, ступицы для крепления шкива привода, самоподжимной уплотняющейманжеты, двух латунных обойм, резиновой манжеты, уплотняющей шайбы и пружинного кольца. Вал насоса вращается в двух шарикоподшипниках. Центробежные насосы одноступенчатого типа, рассчитанные на давление в 0,04—0,1 МПа, отличаются компактностью и обеспечивают достаточную подачу жидкости при сравнительно больших зазорах между крыльчаткой и стенками корпуса. Вентилятор служит для создания воздушного потока, проходящего через сердцевину радиатора, для охлаждения жидкости, протекающей по трубкам. Вентилятор состоит из ступицы со шкивом, к которой крепятся лопасти. Лопасти вентиляторов изготовляются из листовой стали или из пластмассы. Привод вентилятора имеет автоматическое включение и выключение и осуществляется посредством:

1. зубчатых колес;
2. клиноременной передачи;
3. электромагнитной муфты;
4. гидродинамической муфты (рис. 31);
5. автономного электрического привода;
6. вязкостной муфты;
7. фрикционной муфты.

Вентилятор устанавливают непосредственно за радиатором. Для повышения эффективности работы вентилятора его иногда размещают в направляющем кожухе, закрепленном на радиаторе. На привод вентилятора затрачивается 3—5 % мощности двигателя. Вентилятор повышает уровень шума двигателя. Поэтому стремятся обеспечить эффективную работу системы охлаждения с минимальными энергетическими затратами. Термостат (рис. 32) автоматически поддерживает необходимую температуру жидкости в системе охлаждения и позволяет быстро прогреть холодный двигатель при пуске.

Термостаты бывают жидкостные (сильфонные) и с твердым наполнителем, а также одноклапанные, которые ограничивают только поток жидкости, и двухклапанные, распределяющими поток жидкости между радиатором и малым кругом циркуляции жидкости. Устанавливают термостат либо на пути движения жидкости к радиатору (верхний патрубок), либо перед насосом. Жидкостной термостат состоит из корпуса с окнами, гофрированного баллона, заполненного легко испаряющейся жидкостью — смесью 2/3 дистиллированной воды и 1/3 этилового спирта и клапана. Нижняя часть баллона жестко соединена с кронштейном корпуса. К верхней части баллона припаян шток с клапаном. Шток может перемещаться в направляющей корпуса. Если жидкость в системе охлаждения не прогрета, то давление в сильфоне понижено и жидкость находится в сжатом состоянии (клапан закрыт). По мере прогрева системы охлаждения жидкость в сильфоне испаряется, давление повышается, сильфон расширяется, открывается клапан. С этого момента жидкость начинает циркулировать через радиатор. Клапан начинает открываться при температуре жидкости 70—80 °С и полностью открывается при температуре 85—95 °С. Термостаты жидкостного типа вследствие образования микроскопических трещин в стенках сильфона и потери герметичности имеют ограниченный срок службы. В настоящее время применяют термостаты с твердым наполнителем. Они состоят из капсулы, заполненной активной массой (кристаллическим воском с медными опилками и церезином). Капсула закрыта резиновым буфером-мембраной, соединенным со штоком. Шток упирается в регулировочный винт, расположенный в верхней рамке термостата, кольцо которой образует седло для основного клапана. Клапан и вместе с ним капсула поджимаются пружиной, которая вторым своим концом упирается в нижнюю рамку. При расширении активной массы шток, упирающийся в регулировочный винт, отжимает всю капсулу вместе с основным клапаном и открывает проход жидкости к радиатору. Читать полностью »

Система охлаждения предназначена для поддержания оптимального теплового режима двигателя, чтобы он не перегревался и не переохлаждался. Требования к системе охлаждения:

1. автоматическое поддержание оптимального теплового режима в двигателе, независимого от режима работы и внешних условий;
2. быстрый прогрев двигателя до рабочей температуры;
3. длительное сохранение теплоты после остановки двигателя;
4. малые энергетические затраты, связанные с приводом агрегатов системы охлаждения.

Сгорание топливовоздушной смеси сопровождается выделением значительного количества теплоты. Если двигатель не охлаждать или охлаждать недостаточно, то его детали могут нагреться до высокой температуры, а это уменьшает их прочность и наполнение цилиндров, ухудшает условия работы смазочной системы вследствие снижения вязкости перегретого масла, ускоряет срабатывание присадок к маслам и увеличивает количество отложений и нагара на деталях. Переохлаждение двигателя сопровождается ростом механических потерь из-за повышения вязкости масла, ухудшением процессов смесеобразования и сгорания, следствием чего является повышенный расход топлива. Конденсация паров воды в картерной полости холодного двигателя и на стенках цилиндров интенсифицирует коррозионный износ. В отработавших газах повышается содержание углеводородов несгоревшего топлива и высокотоксичных альдегидных соединений. Принудительный отвод теплоты от деталей двигателя осуществляется с помощью жидкости или воздуха, в связи с чем различают двигатели жидкостного и воздушного охлаждения. Читать полностью »

Фазы газораспределения. Качество газообмена определяется параметрами открытия клапанов: продолжительностью открытия и проходным сечением клапанной щели, задаваемые профилем кулачка. Для увеличения наполнения цилиндров и улучшения их очистки от отработавших газов клапаны открываются в моменты, не совпадающие с ВМТ и НМТ, а с некоторым опережением в начале и запаздыванием в конце процесса впуска и выпуска. Продолжительность открытия впускных и выпускных клапанов (угол поворота коленчатого вала относительно ВМТ и НМТ) называется фазой газораспределения. Период, когда одновременно открыты впускной и выпускной клапаны, называется перекрытием клапанов. Фазы газораспределения для каждого значения частоты вращения коленчатого вала имеют свою оптимальную величину, которую подбирают в основном для режимов работы, характеризуемых максимальным крутящим моментом, максимальной мощностью, опытным путем в результате длительных доводочных испытаний.
Читать полностью »

Клапанный механизм включает в себя следующие детали: клапаны, направляющие втулки, седла клапанов, возвратные пружины, опорные тарелки, сухари, механизм вращения клапана (двигатель ЗИЛ-508.10).
Читать полностью »