Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Реферат

Рабочий процесс 4-х тактного дизельного двигателя

Тактвпуска: При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие разряжения из воздухоочистителя в полость цилиндра через открытый клапан (впускной) поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре 0,08-0.95 МПа. а t — 40-60° С.

Такт сжатия: Поршень движется от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной кла-паны закрыты, вследствие чего поршень сжимает имеющийся в цилиндре воздух.. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температуря сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. Из-за высокой степени сжатия температура воздуха достигает 500-700С при давлении внутри цилиндра 4.0-5,0 МПа.

Такт расширения: При подходе поршня к ВМТ в цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом. Топливо перемешивается с нагретым воздухом, самовоспламеняется и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давлением.

Такт выпуска: Поршень от НМТ перемещается к ВМТ и через открытий выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются наружу. Давления газа снижается до 0,11-0, 12 МПа. а температура до 500-700° С. При дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Наибольшее распространение имеют 6-ти и 8-й цилиндровые дизельные двигатели. Порядок работы:

6-ти цилиндрового двигателя: 1-4-2-5-3-6

8-ми цилиндрового двигателя: 1-5-4-2-6-3-7-8

Преимущества: меньшая высота и габаритная длина.

Недостаток: сложная отливка блока и увеличение габарита по ширины (по отношению к разным двигателям).

Основные неисправности двигателя:

падение мощности, повышенный расход масла, дымный выпуск, снижение давления конца сжатия (компрессия), стуки в двигателе.

К основным системам дизельного двигателя относятся — система охлаждения, питания топливом, воздухом, система смазки, система электрооборудования.

https://www.youtube.com/watch?v=ilZyCD-QlJg

Система охлаждения:

Жидкостная, закрытого типа, с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. Основными элементами являются водяной насос, крыльчатка вентилятора, гидромуфта привода вентилятора, термостаты, выключатель гидромуфты, расширительный бачок, соединительные трубы, радиатор и жалюзи.

Во время работы двигателя циркуляция охлаждающей жидкости в системе создается центробежным насосом. Жидкость нагнетается в полость охлаждения левого ряда цилиндров и через соединительную трубку в полость охлаждения правого ряда цилиндров. Омывая наружные поверхности гильз цилиндров, жидкость попадает в полости охлаждения голо­вок цилиндров.

Из головок цилиндров горячая жидкость по водосборным трубам поступает в коробку термостатов, из которой в зависимости от температуры направляется в радиатор или на вход водяного насоса. Номинальная температура охлаждающей жидкости в системе при работе двигателя 75-98 С.

Гидромуфтапривода вентилятора передает крутящий момент от коленчатого вала к вентилятору и гасит инерционные нагрузки, возникающие при резком изменении частоты вращения коленчатого вала. Передача крутящего момента от ведущего колеса на ведомое осуществляется при заполнении рабочей полости. Масло поступает через выключатель. имеющий три положения ; ; ;

“ П » — постоянно включен;

» А » — автоматический режим

Основной режим работы — автоматический. При отказе выключателя гид­ромуфты в автоматическом режиме (перегрев двигателя) следует включить режим постоянной работы .

Термостатыс твердым наполнением и прямым ходом клапана предназначены для автоматического регулирования теплового режима двигателя, размешены в коробки, закрепленной на переднем торце правого ряда блока цилиндров.

Система смазки

Комбинированная, с «мокрым» картером. Масло под давлением подается к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, к подшипникам распределительного вала, втулкам коромысел, топливному насосу, компрессору. Предусмотрена пульсирующая подача масла к верхним сферическим опорам штанг толкателей.

Система смазки включает масляный насос, фильтр очистки масла, центробежный фильтр очистки масла, масляный картер двигателя, воздушно-масляный радиатор, масляные каналы в блоке и головках цилиндров, перед­ней крышке и картере маховика клапаны для обеспечения нормальной работы системы, контрольные приборы, масляные трубопроводы и маслозаливную горловину.

Масло у картера через маслоприемник поступает в секции масляного насоса. далее в полнопоточный фильтр очистки масла, где очищается двумя фильтрующими элементами. Далее по главной магистрали масло подается к подшипникам коленчатого и распределительного валов, втулкам коромысел и верхним наконечникам тяг толкателей: через клапаны в задней стенке блока цилиндров и картере маховика поступает к компрессору. Другая секция насоса направляет масло к центробежному фильтру, далее в радиатор и в картер.

Масляный насос— закреплен на нижней плоскости блока цилиндров. В корпусах секций установлены предохранительные клапаны, отрегулированные на давление открытия 8.5- 9,5 кгс/см и предназначены для ограничения максималь­ного давления на выходе из секций насоса, а также клапан системы смазки, поддерживает давление 4,0- 5,5 кгс/см в главной магистрали.

Фильтр очистки масла— установлен на правой стороне блока цилиндров, состоит из корпуса, двух колпаков и сменных фильтрующих элементов. В корпусе имеется перепускной клапан с сигнализатором засоренности фильтрующих элементов, а также два отверстия для установки датчиков давления и сигнализации о недопустимом снижении давления (0,7 кгс/см).

Система питания топливом(см. слайд № __ схема 2.8).

Обеспечивает очистку топлива и равномерное распределение его по цилиндрам двигателя строго дозированными порциям. Система питания (КАМАЗ) разделенная, состоящая из топливного насоса высокого давления о регулятором частоты вращения и автоматической муфтой опережения подачи топлива, форсунок, фильтров грубой и тонкой очистки, топливного насоса низкого давления, ручного топливоподкачивающего насоса, топливопроводов высокого и низкого давления, топливных баков, электромагнитного клапана и факельных свечей, электрофакельного пускового уст­ройства.

Работа осуществляется следующим образом: топливо из бака через фильтр грубой очистки засасывается топливоподкачивающимся насосом и через фильтр тонкой очистки по топливопроводам низкого давления подается к топливному насосу высокого давления, который в соответствии с порядком работы двигателя распределяет топливо по топливопроводам высокого давления к форсункам.

Форсунки распыляют и впрыскивают топливо в камеры сгорания избыточное количество топлива, а также воз­дух через перепускной клапан топливного насоса высокого давления и клапан-жиклер фильтра тонкой очистки по дренажным трубкам отводятся в топливный бак.

Топливный насос высокого давления (ТНДВ)– расположен в развале блока цилиндров.

В корпусе насоса установлены восемь секций, каждая состоит из корпуса, втулки плунжера, плунжера, поворотной втулки, нагнетательного клапана. Плунжер совершает возвратно-поступательное движение кулачка вала и пружины. Для увеличения подачи топлива плунжер поворачивают втулкой, соединенной через ось с рейкой насоса. На переднем торце насоса име­ется перепускной клапан, открытие которого осуществляется при давлении 0.6-0.8кгс/см.

Топливоподкачивающий насос низкого давления— поршневого типа предназначен для подачи топлива от бака через фильтры грубой и тонкой очистки к впускной полости насоса высокого давления. Насос установлен на задней крышке регулятора и приводится от эксцентрика кулачкового вала топливного насоса высокого давления.

Топливоподкачивающий насос (ручной)— поршневого типа закреплен на фланце топливного насоса низкого давления и служит для заполнения системы питания топливом и удаления из нее воздуха.

Автоматическая муфта опережения впрыска топлива — изменяет начало подачи топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Применение муфты обеспечивает оптимальное для рабочего процесса начало подачи топлива по всему диапазону скоростных режимов.

При увеличении частоты вращения коленчатого вяля происходит поворот ведомой полумуфты относительно ведущей в направлении вращения кулачкового вала, что вызывает увеличение угла опережения впрыска топлива. При уменьшении частоты вращения коленчатого вала ведомая полумуфта, под действием пружин, поворачивается вместе с валом насоса в сторону, противоположную направлению вращения вала, что вызывает уменьшение угла опережения подачи топлива.

Система питания воздухом

Cостоит из воздушного фильтра, уплотнителя, воздухозаборника. патрубков и труб, соединяющих воздухозаборник с воздушным фильтром и впускными коллекторами. Воздушный фильтр сухого типа, двухступенчатый, предназначен для очистки поступающего воздуха от пыли.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Первый такт – впуск, служит для наполнения цилиндра двигателя только воздухом. При движении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке происходит всасывание воздуха через открытый впускной клапан.

Второй такт – сжатие. В конце такта сжатия в камеру сгорания через форсунку под очень высоким давлением подается дизельное топливо, которое самовоспламеняется за счет высокой температуры сжатого воздуха. Оба клапана закрыты.

Третий такт – рабочий ход. При сгорании дизельного топлива расширяющиеся газы создают усилие, которое перемещает поршень к нижней мертвой точке и через шатун проворачивает коленчатый вал. Оба клапана закрыты.

Четвертый такт – выпуск отработавших газов, служит для освобождения цилиндра от отработавших газов. Поршень от нижней мертвой точки поднимается к верхней мертвой точке и, через открытый выпускной клапан, выталкивает отработавшие газы.

При последующем движении вниз поршень засасывает свежую порцию воздуха, происходит такт впуска и рабочий цикл повторяется.

Преимущества дизельных двигателей по сравнению с карбюраторными:

  • Большая экономичность (25-30%) благодаря большей степени сжатия (и более дешевому топливу)
  • Менее пожароопасны
  • Не имеют системы зажигания
  • Топливо содержит меньше вредных веществ, т.е. двигатель экологичнее
  • Дизели развивают больший крутящий момент при меньшей частоте вращения коленчатого вала

Недостатки дизельных двигателей:

  • Затрудненный по сравнению с карбюраторными двигателями пуск, особенно в зимнее время
  • Расход металла на единицу мощности на 30% больше, чем у карбюраторных (более металлоемкие)
  • Более шумная и жесткая работа
  • Технологически и технически более сложные процессы изготовления и обслуживания

В инжекторных двигателях через впускной клапан всасывается воздух (а не горючая смесь), а топливо подается в конце 2 такта (сжатие), свеча воспламеняет его, далее рабочий ход, выпуск как у карбюраторного двигателя. Отличие от карбюраторных – всасывается только воздух, топливо – через форсунку.   Отличие от дизельных – воспламенение от свечи.

Рабочий цикл двухтактного двигателя

В двухтактных двигателях один рабочий цикл происходит за один оборот коленчатого вала. Другая их особенность — отсутствие клапанов (впускных и выпускных) с механическим приводом. Их роль выполняет сам поршень, открывая и закрывая специальные окна и каналы на зеркале цилиндра. Объем картера под поршнем также используется при газообмене.

Цикл карбюраторного двигателя (рис.2.7.):                                                                                                              1. Такт сжатия. Поршень перемещается от нижней мертвой точки к верхней, перекрывая сначала продувочный 1, а затем выпускной 2 каналы. После закрытия поршнем выпускного канала в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере 6, вследствие ее герметичности и после того как поршень перекрывает продувочный канал, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускной канал и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру. 

2. Такт рабочего хода. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает давление в кривошипной камере (сжимая топливовоздушную смесь в ней) и закрывает впускной канал, не давая, таким образом, горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.

Цикл дизельного двигателя:                                                                                                                      Цикл аналогичен циклу карбюраторного двигателя, за исключения того, что в впускной канал подается не горючая смесь, а воздух. Топливо, как и у четырехтактного двигателя, подается в камеру сгорания через форсунку под очень высоким давлением. Топливо самовоспламеняется за счет высокой температуры сжатого воздуха.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                          Рис. 2.7. Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя:                                                                          а — впуск в кривошипную камеру, сжатие в цилиндре; б — воспламенение (до ВМТ) и последующее сгорание в цилиндре; в — выпуск отработавших газов из цилиндра и продувка горючей смесью из картера; 1 — продувочный канал; 2 — выпускной канал; 3 — свеча зажигания;
4 — лепестковый клапан во впускном канале; 5 — впускной канал; 6 — кривошипная камера;

Преимущества двухтактных двигателей перед четырехтактными :

1.  Более равномерная работа, т.к. рабочий цикл происходит за 1 оборот коленвала. Двухтактные двигатели обладают большей мощностью на единицу объёма, однако, меньшим КПД.       

2.  отсутствие громоздких систем смазки и газораспределения, как следствие — проще и дешевле в изготовлении

 Недостатки двухтактных двигателей:

1. По экономичности уступают четырехтактным двигателям из-за менее совершенной очистки цилиндра от отработанных газов (более низкий КПД)

2. Больший расход топлива. Продувка осуществляется горючей смесью, что приводит к потере до 30% смеси

3. Требуют более интенсивного охлаждения

4. Добавление масла (до 4%) в бензин для смазки деталей двигателя приводит к увеличению отложения нагара на деталях двигателя

5. Неудовлетворительная продувка на режимах малых оборотов из-за низкого давления в кривошипной камере приводит к пропускам воспламенения рабочей смеси

6. Наличие впускных и выпускных каналов уменьшает продолжительность рабочего хода

Поэтому двухтактные двигатели в настоящее время применяются там, где очень важны небольшие размеры, но относительно неважна топливная экономичность, например, на мотоциклах, небольших моторных лодках, бензопилах и моторизованных инструментах

ЯМЗ с 1947 по 1993 г. выпускал 2-хтактные рядные дизельные двигатели ЯМЗ-204 (4-х цилиндровые, мощностью 112 л.с.) и ЯМЗ-206 (6-цилиндровые, мощностью 165 л.с.). За 46 лет ЯМЗ выпустил около 1 миллиона таких двигателей. 4 цилиндровые устанавливались на автомобили грузоподъемностью 7 т, а 6 цилиндровые – на автомобили грузоподъемностью 12 т собственного производства. С переходом завода на выпуск 4-х тактных двигателей в 60-х годах 2-х тактные двигатели стали применяться в основном на стационарных установках (дизель – генераторы и др.).

Многоцилиндровые двигатели

Из рассмотренных рабочих циклов видно, что полезная работа совершается только в течение одного такта – рабочего хода, остальные три такта – вспомогательные, и на их осуществление затрачивается часть энергии. Энергия, полученная при рабочем ходе, накапливается маховиком – массивным диском, установленном на конце коленчатого вала (рис. 2.7.).

В целях получения большей мощности и равномерности вращения коленчатого вала двигатели делают многоцилиндровыми.                                                                         

Сумма рабочих объемом всех цилиндров многоцилиндрового двигателя, выраженная в литрах, называется рабочим объемом двигателя или литражом.

Так, в четырех цилиндровом двигателе за 2 оборота коленвала совершается уже не один, а четыре рабочих хода (по одному в каждом цилиндре). Для равномерной и плавной работы многоцилиндрового двигателя одноименные такты должны чередоваться в определенной последовательности. Эта установленная последовательность называется порядком работы двигателя.

Порядок работы двигателя зависит от расположения шатунных шеек с кривошипами на коленчатом валу и кулачков на распределительном валу (входят в механизм газораспределения).

Если в 4-х цилиндровом двигателе (рис. 2.9) , у которого шатунные шейки расположены попарно под углом 180° (первая с четвертой, вторая с третьей) в одной плоскости, в первом цилиндре в течение в течение первого полуоборота коленвала происходит рабочий ход, то в четвертом – впуск. При этом поршни второго и третьего цилиндров одновременно будут двигаться вверх, совершая соответственно выпуск и сжатие.

Следовательно, за следующие 3 полуоборота коленвала произойдет рабочий ход последовательно в третьем, затем в четвертом, и, наконец, во втором цилиндрах.

Д                  в                     а                                     

о                б                о               р                         о                     т                        а коленвала

Обороты коленвала 1 цил. 2 цил. 3 цил. 4 цил.
1 полуоборот — 180° Рабочий ход Выпуск Сжатие Впуск
2 полуоборот — 180° Выпуск Впуск Рабочий ход Сжатие
3 полуоборот — 180° Впуск Сжатие Выпуск Рабочий ход
4 полуоборот — 180° Сжатие Рабочий ход Впуск Выпуск

Порядок работы 1 – 3 – 4 — 2

Порядок работы необходимо знать для правильного присоединения проводоввысокого напряжения к свечам при установке зажигания, а также для регулировки тепловых зазоров в механизме газораспределения.

§

Все двигатели, устанавливаемые на автомобилях, состоят из следующих механизмов и систем:

Кривошипно – шатунный механизм

Кривошипно – шатунный механизм (КШМ) служит для преобразования возвратно – поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала и для передачи крутящего момента на трансмиссию.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет

Неподвижные детали КШМ

Блок цилиндров представляет собой массивный литой корпус, снаружи и внутри которого монтируются все механизмы и системы.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                        Рис. 2.10. Блок цилиндров V-образного двигателя

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  Рис. 2.11. Блок цилиндров рядного двигателя

Нижняя часть блока является картером, в литых поперечинах которого расположены опорные гнезда для коренных подшипников коленчатого вала. Такую конструкцию часто называют блок-картером.

В средней части блока V-образного двигателя (рис. 2.10) или в некоторых конструкциях рядного двигателя имеются отверстия для установки подшипников скольжения под опорные шейки распределительного вала.

К нижней части блока цилиндров крепится поддон (поддон картера), служащий резервуаром для масла. К передней части блока цилиндров крепится крышка распределительных шестерен, а к задней – картер маховика.

В блоке предусмотрены отверстия под гильзы цилиндра, опорные поверхности (постели) под коленчатый вал, а также полости для охлаждающей жидкости и крепежные отверстия для установки агрегатов. Блоки цилиндров отливаются из серого чугуна или из цветного сплава (чаще всего алюминиевого).   

В блок цилиндров впрессовываются чугунные гильзы, а в некоторых конструкциях блок отливается заодно с цилиндром (только у чугунных блоков).                                                                                                                        

По конструкции гильзы цилиндра современных автомобильных и тракторных двигателей можно разделить на три основные группы:

  1. «Мокрые» гильзы цилиндров.
  2. «Сухие» гильзы цилиндров.
  3.  Гильзы для двигателей с воздушным охлаждением

Гильза для двигателей с воздушным охлаждением имеют по наружной поверхности ребра для лучшего отвода тепла (рис. 2.13,в).

Рабочая поверхность цилиндра является направляющей для поршня. Для плотного прилегания поршня и поршневых колец к цилиндру и уменьшения сил трения между ними внутреннюю полость цилиндра тщательно обрабатывают с высокой степенью точности и чистоты.

Головка цилиндров  закрывает цилиндры сверху, в ней размещены клапаны, верхняя поверхность камер сгорания, свечи, форсунки. В головку цилиндра запрессованы направляющие втулки и седла клапанов. Плоскость разъема между головками и блоком уплотнена прокладками.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  

Рис. 2.13. Виды гильз:                                                                                                                                                       а) «мокрая», б) «сухая» в) с воздушным охлаждением

Между головкой цилиндров и крышкой клапанов установлены пробковые или резиновые прокладки. Головки отливают из алюминиевого сплава или чугуна. Двигатели с рядным расположением двигателя имеют 1 головку цилиндров, V-образные – две головки (по одной на каждый ряд). Головки закрыты крышками и уплотняются резиновыми прокладками.

В последнее время применяются также раздельные головки цилиндров (на каждый цилиндр индивидуальная головка). Например, двигатель ЯМЗ семейства 840.

Поддон картера является защитным кожухом КШМ снизу и резервуаром для масла. Изготавливается из листовой стали или алюминиевого сплава. Имеет отверстие для слива масла, которое закрывается пробкой.

Картер маховика также является защитным кожухом. Изготавливается из алюминиевого сплава или серого чугуна, крепится к задней части блока цилиндров.

Подвижные детали КШМ

Поршневая группа двигателя включает в себя:

· поршень,

· поршневые кольца,

· поршневой палец.

Поршень является одним из наиболее важных элементов любого двигателя внутреннего сгорания.                                                                                        Именно на него, выпадает основная нагрузка по преобразованию энергии расширяющихся газов в энергию вращения коленчатого вала. Вот некоторые требования, которым должен соответствовать поршень:   

· температура в камере сгорания может достигать более 2000°С, а температура поршня, без риска потери прочности материала, не должна превышать 350°С; 

· после сгорания бензино-воздушной смеси, давление в камере сгорания может достигать 80 атмосфер. При таком давлении, оказываемое на днище усилие, будет составлять свыше 4-х тонн. Толщина стенок и днища поршня должна обеспечивать возможность выдерживать значительные нагрузки. Но любое увеличение массы изделия приводит к увеличению динамических нагрузок на элементы двигателя, что в свою очередь, ведет к усилению конструкции и росту массы двигателя;                            

· зазор между поршнем и поверхностью цилиндра должен обеспечивать эффективную смазку и возможность перемещения с минимальными потерями на трение. Но в тоже время зазор должен учитывать тепловое расширение и исключить возможность заклинивания

· изготовление должно быть достаточно дешевым и отвечать условиям массового производства                                                                           

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет

Рис. 2.14. Конструкция поршня

Изготавливают поршень из алюминиевого сплава или из чугуна. Для улучшения приработки на начальном этапе работы двигателя на поршень наносят тонкий слой олова (гальваническая операция) или графитизируют (покрывают слоем графита).

По конструкции поршень напоминает перевернутый вверх дном стакан (рис.2.14).  Днище поршня – поверхность, обращенная к камере сгорания. Вид днища зависит от назначения двигателя и может иметь разнообразную форму – плоскую или фасонную, с углублением или выпуклую.

На боковой цилиндрической поверхности поршня расположены канавки, которые предназначены для установки поршневых колец. Две канавки выполнены под компрессионные кольца (служат для создания компрессии – давления, уплотнения, а также для отвода тепла от днища поршня), и одна канавка под маслосъемное кольцо (рис.2.15).

Первое компрессионное кольцо имеет сечение с закругленной фаской, а второе – с острым «скребущим» концом, дополнительная функция – соскребание смазки со стенок гильзы.

Третье – маслосъемное кольцо — состоит из трех отдельных секций: двух узких боковых колец и помещенного между ними волнообразного расширителя. Общая толщина сборки составляет 3 мм.

Компрессионные кольца изготавливаются из чугуна. Для повышения износостойкости их хромируют. Детали маслосъемных колец изготавливают из стали.

В канавке под маслосъемное кольцо есть отверстия, через которые отводится излишек масла во внутреннюю полость поршня.

Днище и уплотняющая часть образуют головку поршня. Для мощных дизельных двигателей (например, двигатели ЯМЗ) поршень отливают с чугунной вставкой. Этим достигается меньший износ поршня.

Нижнюю часть поршня называют юбкой. На этом участке в поршне находятся внутренние бобышки с отверстиями – место, куда устанавливается поршневой палец. Форма юбки может быть разнообразной в зависимости от назначения двигателя

Для компенсации тепловых деформаций, в поперечном сечении поршень выполнен виде овала (большая ось овала перпендикулярна оси поршневого пальца). Это связано с тем, что в районе бобышек под поршневой палец сосредоточен значительный объем металла. При нагреве, в плоскости поршневого пальца, расширение будет осуществляться в большей степени. Овальность и бочкообразность детали в холодном состоянии, позволяет иметь поршень, приближающийся к цилиндрической форме, при работающем двигателе.

Для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна служит поршневой палец. Через пальцы передаются значительные усилия, поэтому их изготовляют из легированных или углеродистых сталей с последующей цементацией или закалкой ТВЧ (токами высокой частоты).

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
Рис. 2.16. Шатунно-поршневая группа:                 1 – бобышка, 2 – канавки под кольца, 3 – гильза, 4 – шатун, 5 и 6 – гайка и винт крепления крышки нижней головки шатуна, 7 – крышка нижней головки шатуна, 8 –нижняя головка шатуна, 10 – стопорное кольцо, 11 – поршневой палец, 12 – верхняя головка шатуна, 13 – вкладыш (подшипник скольжения) верхней головки шатуна, 14 – стержень шатуна, 15 и 16 — вкладыш (подшипник скольжения) нижней головки шатуна
 

Поршневой палец 11 (рис. 2.16) представляет собой толстостенную трубу с тщательно отшлифованной наружной поверхностью, проходящую через верхнюю головку шатуна и концами опирающуюся на бобышки 1 поршня.
По способу соединения с шатуном и поршнем пальцы делятся на плавающие и закрепленные (обычно в головке шатуна). Наибольшее распространение получили плавающие поршневые пальцы, которые свободно поворачиваются в бобышках и во втулке 13, установленной в верхней головке шатуна. Осевое перемещение поршневого пальца ограничивается стопорными кольцами 10, расположенными в выточках бобышек поршня.

Шатун шарнирно соединяет поршень с кривошипом коленчатого вала и служит для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное.

Шатун (рис. 2.16) состоит из:  

· верхней головки 12, в которой имеется гладкое отверстие под подшипник поршневого пальца

· стержня двутаврового сечения

· нижней головки с разъемным отверстием для крепления с шатунной шейкой коленчатого вала. Крышка нижней головки крепится с помощью шатунных болтов.      

Шатун изготавливают методом горячей штамповки из высококачественной стали.                                                                    

Коленчатый вал воспринимает усилия от шатунов и передает создаваемый на нем крутящий момент трансмиссии автомобиля. От него также приводятся в действие различные механизмы двигателя (газораспределительный механизм, масляный насос, распределитель зажигания, насос охлаждающей жидкости и др.).

Он имеет коренные и шатунные шейки, противовесы, фланец для крепления маховика, носок, на котором установлены храповик пусковой рукоятки, распределительная шестерня и шкив привода вентилятора и водяного насоса. Шатунная шейка с щеками образует колено, или кривошип. Расположение колен на валу обеспечивает равномерное чередование рабочих ходов.                                                                                               Коленчатый вал штампуют из стали или отливают из специального легированного чугуна (в основном для двигателей легковых автомобилей небольшой мощности).

Количество шатунных шеек в двигателе, имеющем однорядное расположение цилиндров, равно числу цилиндров, а в V-образном двигателе — их в два раза меньше числа цилиндров, так как на каждую шатунную шейку устанавливают по два шатуна.

Маховик (рис. 2.18) представляет собой массивный диск, отливаемый из чугуна. Он повышает равномерность вращения коленчатого вала, что особенно важно при малой частоте вращения, и передает крутящий момент трансмиссии автомобиля. На обод маховика напрессован стальной зубчатый венец, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя.

Механизм газораспределения

§

Механизм газораспределения предназначен для своевременного впуска в цилиндры воздуха (дизели) или горючей смеси (карбюраторные и газовые двигатели) и выпуска из них отработавших газов. 

Механизм газораспределения может иметь нижнее расположение распределительного вала (в блоке цилиндров, рис. 2.19) или верхнее (в головке цилиндров, рис. 2.20).

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
Рис. 2.19. Механизм газораспределения с нижним расположением распределительного вала: 1 — шестерня распределительного вала, 2 — упорный фланец, 3 — распорное кольцо, 4 — опорные шейки, 5 — эксцентрик привода топливного насос, 6 — кулачки выпускных клапанов, 7 — кулачки впускных клапанов, 8 – втулки, 9 — впускной клапан, 10 -направляющая втулка, 11 — упорная шайба, 12 — пружина, 13 — ось коромысел, 14 — коромысло, 15 — регулировочный винт, 16 -стойка оси коромысел, 17 — механизм поворота выпускного клапана, I8 — выпускной клапан, 19 — штанга, 20 — толкатели, 21 — шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя

На рисунке показан механизм газораспределения двигателя ЗИЛ-130. Усилие от кулачков 6 и 7 распределительного вала через толкатели 20, штанги 19 и коромысла 14 передается клапанам, которые открываются, сжимая пружины 12. Закрытие клапанов происходит под действием сжатых пружин. На общем для обоих рядов цилиндров распределительном вале имеются также шестерни 21 привода масляного насоса и прерывателя-распределителя, а также эксцентрик 5 привода топливоподкачивающего насоса. Распределительный вал расположен в блоке цилиндров и шестерней 1 приводится от коленчатого вала; частота вращения распределительного вала должна быть в два раза меньше частоты вращения коленчатого вала.

Для ограничения осевых перемещений распределительного вала между шестерней 1 и передней опорной шейкой 4 установлено распорное кольцо 3, которое обеспечивает зазор (0,1 — 0,2 мм) между упорным фланцем 2 и шестерней 1.

В современных высокооборотных двигателях легковых автомобилей, как правило, распределительный вал установлен на головке блока цилиндров, что упрощает кинематическую связь между кулачками и клапанами. Такое расположение распределительного вала называется верхним, оно позволяет упростить блок цилиндров и уменьшить шум при работе механизма газораспределения. При верхнем расположении распределительный вал приводится цепью или зубчатым ремнем.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
 
Рис. 2.20. Привод механизма газораспределения с верхним расположением распределительного вала: а — цепью, б — зубчатым ремнем; 1 — коленчатый вал,        2 — ведущая звездочка, 3 — цепь, 4 — башмак натяжного устройства, 5 — натяжное устройство, 6 — ведомая звездочка, 7 — распределительный вал, 8 — рычаг привода клапана, 9 — клапаны, 10 — втулка регулировочного болта, 11 — регулировочный болт,          12 — успокоитель цепи, 13 — звездочка привода масляного насоса и прерывателя-распределителя, 14, 16, 17 — зубчатые шкивы, 15 — зубчатый ремень,          18 — болт
 

Например, на двигателях автомобилей ВАЗ 2101 (рис. 2.20 а) чугунный распределительный вал 7 расположен в пяти опорах, алюминиевый корпус которых устанавливается на шпильки и притягивается сверху к головке цилиндров гайками.

Кулачки распределительного вала действуют на рычаги 8, которые, поворачиваясь на сферической головке регулировочного болта 11, другим концом нажимают на стержень клапана и открывают его. Регулировочный болт ввернут во втулку 10 головки цилиндров и стопорится контргайкой. Закрывается клапан двумя пружинами. Вращение от коленчатого вала 1 к распределительному валу 7 передается втулочно-роликовой цепью 3. Этой же цепью приводится во вращение ведомая звездочка 13 привода масляного насоса и прерывателя-распределителя зажигания. Для уменьшения колебаний цепи служит успокоитель 12, закрепленный на торце двигателя. Для натяжения цепи предусмотрено натяжное устройство 5 с башмаком 4.

Привод распределительного вала в двигателях последних моделей автомобилей осуществляется зубчатым ремнем. Для этого на коленчатом и распределительном валах (рис. 2.20 б) установлены шкивы 14 и 16 с наружными зубьями специального профиля. Шкивы 14 и 16 охватываются ремнем 15, на внутренней поверхности которого также имеются зубья. Ремень охватывает также зубчатый шкив 17 привода масляного насоса. Ремень изготовлен из специальной резины, армированной стеклокордовым шнуром, а его рабочая зубчатая поверхность покрыта специальной эластичной тканью.

В конструкции привода предусмотрено натяжное устройство, состоящее из закрепленного на поворотной пластине гладкого ролика, который прижимается к наружной поверхности ремня 15 пружиной. Чтобы натяжение ремня сделать нормальным, достаточно отпустить болт 18, проходящий сквозь прорезь в пластине. Это позволит пружине подтянуть пластину вместе с роликом 5, после чего болт 18 следует затянуть.

Весь привод распределительного вала не нуждается в смазке; от пыли и грязи защищен легкими пластмассовыми крышками. Привод зубчатым ремнем позволяет (по сравнению с цепным) снизить металлоемкость и шум механизма газораспределения.

§

Распределительный вал представляет собой стержень с набором кулачков для закрывания и открывания впускных и выпускных клапанов. Также может иметь дополнительные кулачки, например для привода топливного насоса (у карбюраторных ДВС с верхнем расположением). При нижнем положении распределительного вала на нем предусматривается установка дополнительных шестерен для привода масляного насоса и др. узлов.

Распределительный вал изготавливается стальным (для мощных двигателей) или чугунным, подвергается закалке и тщательной механической обработке.

Толкатели (для двигателей с нижнем расположением распределительного вала) изготовляют из стали или чугуна. Стальные толкатели могут иметь наплавленную чугунную пятку, соприкасающуюся с кулачком. Днища толкателей могут быть цилиндрической, грибовидной или др. формы. Толкатели имеют углубления, в которые входят нижние концы штанг. Перемещаются толкатели в направляющих, выполненных в блоке цилиндров.

Штанги (для двигателей с нижнем расположением распределительного вала) изготовляют полыми из стали или из дюралюминия со стальными сферообразными наконечниками, которыми штанга упирается с одной стороны в толкатель, а с другой — в сферическую поверхность регулировочного винта (который ввернут в коромысло).

Коромысло изготовляют из стали или чугуна. Плечо коромысла со стороны клапана длиннее, чем со стороны штанги толкателя. Это позволяет уменьшить высоту подъема толкателя и штанги. В отверстие коромысла запрессована бронзовая втулка. Устанавливают коромысла на полых осях, которые бывают общими для всех цилиндров или выполняют отдельно для каждого цилиндра.

Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы. Клапан состоит из тарельчатой плоской головки и стержня. Диаметр головки впускного клапана больше, чем выпускного. Впускные клапаны изготовляют из хромистой стали; выпускные клапаны (или их головки) — из жаростойкой стали. Вставные седла клапанов, запрессованные в головку или блок цилиндров, изготовляют из жаростойкого чугуна. Для лучшего охлаждения внутреннюю полость некоторых выпускных клапанов заполняют металлическим натрием, который имеет высокую теплопроводность и температуру плавления 98°С. При движении клапана расплавленный натрий, перемещаясь внутри стержня, отводит теплоту от головки к стержню, которая затем передается направляющей втулке 10.

Рабочая поверхность головки клапана (фаска) обычно имеет угол 45. Фаску головки клапана тщательно обрабатывают и притирают к седлу.

Стержень клапана имеет выточку, в которую вставляют сухарики 7 для крепления упорной шайбы 6 пружины клапана. Стержни клапанов перемещаются в направляющих втулках 10 — чугунных или металлокерамических.

Клапан прижимается к седлу одной или двумя пружинами. При двух пружинах направление их витков должно быть различным, чтобы при поломке одной из них ее витки не могли попасть между витками другой.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
Рис. 2.21 Выпускной клапан: а — выпускной клапан, б — клапан закрыт, в — клапан открыт, г — детали механизма; 1 — корпус механизма поворота, 2 — шарики, 3 — опорная шайба, 4 – замочное кольцо, 5 — пружина клапана, 6 — упорная шайба пружины, 7 — сухарики, 8 — дисковая пружина, 9 — возвратная пружина, 10 — направляющая втулка, 11 — металлический натрий
 

Выпускные клапаны двигателей принудительно поворачиваются при работе, что предотвращает их заедание и обгорание. Механизм поворота состоит из неподвижного корпуса 1 (рис. 2.21 а-г), пяти шариков 2 с возвратными пружинами 9, дисковой пружины 8 и опорной шайбы 3 с замочным кольцом 4. Корпус 1 установлен на направляющей втулке 10 клапана в углублении головки цилиндров и имеет секторные пазы для шариков 2. Опорная шайба 3 и дисковая пружина 8 с зазором надеты на выступ корпуса. При закрытом клапане (рис. 2.21 б), когда усилие его пружины 5 невелико, дисковая пружина 8 выгнута наружной кромкой кверху, а внутренней кромкой опирается на заплечик корпуса /. При открытии клапана усилие его пружины 5 увеличивается, дисковая пружина 8 распрямляется и ложится на шарики 2 (рис. 2.21 в). Усилие пружины 8 передается на шарики 2, и они, перекатываясь по секторным пазам корпуса, поворачивают дисковую пружину и опорную шайбу, а следовательно, пружину клапана и клапан.

При закрытии клапана усилие его пружины уменьшается, дисковая пружина 8 прогибается и упирается в заплечик корпуса, освобождая шарики 2, которые под действием пружины 9 возвращаются в исходное положение.

Для предотвращения попадания масла в цилиндр по зазору между стержнем клапана и направляющей втулкой 2 (рис. 2.22) на ней или стержне клапана устанавливают резиновое уплотнение в виде колпачка 1 или сальника 3.

В настоящее время все шире применяют так называемую четырехклапанную конструкцию, т. е. установку в каждом цилиндре двух впускных и двух выпускных клапанов. Это позволяет улучшить наполнение цилиндров свежей смесью, а значит, увеличить литровую мощность двигателя. Примером применения 4 –х клапанов на каждый цилиндр может двигатели ЯМЗ семейства 840.

Свеча у четырехклапанных карбюраторных двигателей расположена в центре камеры, что сокращает время сгорания смеси и улучшает топливную экономичность двигателя.

§

Под фазами газораспределения понимают моменты начала открытия и конца закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек.

Для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов выпускной клапан должен открываться до достижения поршнем НМТ, а закрываться после ВМТ.

 С целью лучшего наполнения цилиндров смесью впускной клапан должен открываться до достижения поршнем ВМТ, а закрываться после прохождения НМТ.

Период, в течение которого одновременно открыты оба клапана (впускной и выпускной), называют перекрытием клапанов.

Фазы газораспределения подбирают на заводах опытным путем в зависимости от быстроходности двигателя и конструкции его впускной и выпускной систем. При этом стремятся использовать колебательное движение газов во впускной и выпускной системах таким образом, чтобы к концу закрытия впускного клапана перед ним оказалась бы волна давления, а к концу закрытия выпускного клапана за ним была бы волна разрежения. При таком подборе фаз газораспределения удается одновременно улучшить заполнение цилиндров свежей смесью и их очистку от отработавших газов.

Заводы указывают фазы газораспределения для своих двигателей или в виде диаграмм. Диаграмма показывает, что впускной клапан начинает открываться за 10° до ВМТ, а заканчивает закрываться через 46° после НМТ. Выпускной клапан начинает открываться за 66° до НМТ и заканчивает закрываться через 10° после ВМТ. Перекрытие клапанов в этом случае составляет 20°.

Правильность установки механизма ВМТ газораспределения определяется зацеплением распределительных шестерен с имеющимися на них метками. Отклонение при установке фаз газораспределения хотя бы на два зуба шестерни или звездочки распределительного вала приводит к удару клапана о поршень, потери компрессии, выходу из строя клапана или двигателя.

Постоянство фаз газораспределения сохраняется только при соблюдении теплового зазора в клапанном механизме. Увеличение этого зазора приводит к уменьшению продолжительности открытия клапана, и наоборот.

Порядок работы цилиндров.                                                                                                      Последовательность чередования одноименных тактов в различных цилиндрах называют порядком работы цилиндров двигателя. Порядок работы зависит от расположения цилиндров, расположения шеек коленчатого и кулачков распределительного валов.

У четырехтактного четырехцилиндрового однорядного двигателя такты чередуются через 180°, порядок работы может быть 1-3-4-2 («Москвич-2140», ВАЗ-2106 «Жигули») или 1-2-4-3 (ГАЗ-24 «Волга»).

В V-образных восьмицилиндровых четырехтактных двигателях шатунные шейки располагаются под углом 90°. Угол между двумя рядами цилиндров тоже 90°. Когда поршень одного цилиндра находится в какой-либо мертвой точке, поршень соседнего цилиндра находится примерно на середине своего хода. Поэтому такты, происходящие в левом ряду цилиндров, смещаются относительно соответствующих тактов, происходящих в цилиндрах правого ряда, на 90°, или 1/4 оборота, коленчатого вала.

Система охлаждения двигателя

Система охлаждения предназначена для поддержания нормального теплового режима двигателя: для отвода тепла и ускоренного прогрева двигателя при запуске.

При работе двигателя температура в его цилиндрах поднимается выше 2000 градусов, а средняя составляет 800 — 900ºС. Если не отводить тепло от «тела» двигателя, то через несколько десятков секунд после запуска, он станет уже не холодным, а безнадежно горячим. Следующий раз вы сможете запустить свой холодный двигатель только после его капитального ремонта.
Система охлаждения нужна для отвода тепла от механизмов и деталей двигателя, но это только половина ее предназначения, правда, большая половина.

Для обеспечения нормального рабочего процесса также важно — ускорять прогрев холодного двигателя. И это вторая часть работы системы охлаждения.
Как правило, применяется жидкостная система охлаждения, закрытого типа, с принудительной циркуляцией жидкости и расширительным бачком

Система охлаждения состоит из:

· рубашки охлаждения блока и головки блока цилиндров,

· центробежного насоса,

· термостата,

· радиатора с расширительным бачком,

· вентилятора,

· соединительных патрубков и шлангов

· датчика температуры ОЖ

На рисунке 2.24 можно различить два круга циркуляции охлаждающей жидкости. Малый круг циркуляции (стрелки красного цвета) служит для скорейшего прогрева холодного двигателя. А когда к красным стрелкам присоединяются синие, то  уже нагревшаяся жидкость, начинает циркулировать и по большому кругу, охлаждаясь в радиаторе. Руководит этим процессом автоматическое устройство – термостат.
Для контроля за работой системы, на щитке приборов имеется указатель температуры охлаждающей жидкости. Нормальная температура охлаждающей жидкости при работе двигателя должна быть в пределах 80- 90ºС.

Рубашка охлаждения двигателя состоит из множества каналов в блоке и головке блока цилиндров, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.

Насос центробежного типа (рис. 2.25) заставляет жидкость перемещаться по рубашке охлаждения двигателя и всей системе. Насос приводится в действие ременной передачей от шкива коленчатого вала двигателя. Натяжение ремня регулируется отклонением корпуса генератора или натяжным роликом привода распределительного вала двигателя.

Чтобы жидкость не попадала в подшипники, устанавливается уплотнение (сальник).                                                                                                                                       В корпусе узла подшипника делается дренажное отверстие. В случае износа сальника или его разрушения, из дренажного отверстия начинает течь жидкость, что сигнализирует о необходимости замены сальника.

Термостат (рис. 2.26) предназначен для поддержания постоянного оптимального теплового режима двигателя. При пуске холодного двигателя термостат закрыт, и вся жидкость циркулирует только по малому кругу для скорейшего ее прогрева. Когда температура в системе охлаждения поднимается выше 80 — 85º, термостат автоматически открывается и часть жидкости поступает в радиатор для охлаждения. При больших температурах термостат открывается полностью и уже вся горячая жидкость направляется по большому кругу для ее активного охлаждения.

Радиатор (рис. 2.27) имеет следующую конструкцию:                                                                                 1 – верхний патрубок радиатора (впуск горячей жидкости),                                                                             2 – «сосок». Отвод на расширительный бачек. Сосок может иметь разный диаметр от 6 мм до 12 мм.                                                                                                                                                                          3 – Заливная горловина. Может иметь разную форму и диаметр. Крепление крышки выполняется как стопорными усиками, так и резьбовым способом. На горловинах также нередко присутствует сосок для отвода лишней жидкости.                                                                                                                          4 – Верхний бачок. Выполняется как в горизонтальном исполнении, так и в вертикальном (все зависит от типа радиатора). Может быть выполнен из стали, алюминия, пластмассы, латуни и меди.                                                                                                                                                                     5 – Сердцевина (совокупность трубок и гофры). От типа сердцевины напрямую зависит мощность радиатора.                                                                                                                                                                  6 – Трубка радиатора (по ней идет жидкость и обменивает тепло на холод). Плоские трубки могут быть различного размера и выполнены из различных материалов, латуни, алюминия                                             7 – Гофра. Тонкая гармошка или сетка, выполненная из меди, латуни, стали или алюминия, предназначенная для усиления теплоотвода от трубки с горячей ОЖ.                                                                8 – Боковина (рамка радиатора). Предназначена как для крепления самого радиатора к корпусу авто, так и для крепления вентилятора с электромагнитной муфтой. Рамка радиатора является силовым элементом и должна быть припаяна к радиатору надлежащим образом.                                              9 – Крепление для вентилятора (диффузора).                                                                                                    10 – Сливная пробка.                                                                                                                                               11 – «яйцо» — отверстие для заводной ручки. На некоторых авто отсутствует или выполнено в виде полумесяца защищенного стальной пластиной. Такое нестандартное название получило из-за того, что от постоянных ударов «кривого стартера» (заводной ручки) в момент аварийного пуска двигателя принимает форму эллипса. На таких автомобилях как ГАЗ, УАЗ, ЗИЛ, «Урал» вместо яйца может быть приварена стальная пластина в форме полумесяца, называющаяся отбойником.               12 – Нижний бачок радиатора (См. верхний бачок радиатора).                                                                   13 – «Лапа» — место установки радиатора в посадочные гнезда передней балки кузова через резиновые уплотнители. Лапы могут быть как сбоку радиатора, сверху, а также снизу. Могут быть прямоугольной формы, а могут быть и круглой.                                                                                                14 – Нижний патрубок (выпуск охлажденной жидкости).

Диффузор. Диффузором называют пластиковый или металлический кожух, обрамляющий радиатор для наилучшего обдува. Диффузор направляет потоки воздуха таким образом, что они проходят сквозь радиатор с максимальной эффективностью и уходят под низ автомобиля не перегревая остальные элементы.

Хомут — хомутами называют специальные зажимы, которые призваны закрепить резиновый патрубок на металлической или пластмассовой горловине радиатора.                                                             
                                                                                                                                                     Расширительный бачок необходим для компенсации изменения объема и давления охлаждающей жидкости при ее нагреве и охлаждении. Бачок изготавливается из пластмассы, имеет метку минимум, указывающую нижний допустимый уровень жидкости. Заливная горловина бачка закрывается резьбовой пробкой, которая имеет 2 клапана – паровой и воздушный.    

Вентилятор предназначен для принудительного увеличения потока воздуха проходящего через радиатор движущегося автомобиля, а также для создания потока воздуха в случае, когда автомобиль стоит без движения с работающим двигателем.
Применяются два типа вентиляторов: постоянно включенный, с ременным приводом от шкива коленчатого вала и электровентилятор, который включается автоматически, когда температура охлаждающей жидкости достигает приблизительно 100 градусов.

Патрубки и шланги служат для соединения рубашки охлаждения двигателя с термостатом, насосом, радиатором и расширительным бачком.

Радиатор отопителя. Горячая охлаждающая жидкость проходит черезрадиатор отопителя(конструкция аналогична основному радиатору, но он имеет меньший размер) и нагревает воздух, подающийся в салон автомобиля. Температура воздуха в салоне регулируется специальным краном, которым водитель прибавляет или уменьшает поток жидкости, проходящий через радиатор отопителя.

Датчик температуры ОЖ. Устанавливается на головке блока цилиндров, сигнальные лампы и указатели выведены на приборный щиток.                                                                                                   

В качестве охлаждающей жидкости может использоваться вода или антифризы различных марок. Вода при низкой температуре превращается в лед, что вызывает разрушение блока, головки, радиатора и др. деталей двигателя. Антифриз при низких температурах превращается в иней, не вызывая системы охлаждения.

Система смазки двигателя

§

Во время работы двигателя его подвижные детали скользят по неподвижным. Трущиеся поверхности деталей двигателя, несмотря на хорошую обработку, имеют шероховатости. В процессе работы неровности на соприкасающихся поверхностях способствуют увеличению силы трения, препятствующей движению, тем самым снижают мощность двигателя.                                      Сухое трение вызывает повышенный нагрев деталей и ускоряет их износ. Чтобы уменьшить силу трения и одновременно охладить детали, между их трущимися поверхностями вводят слой масла. Жидкостное трение в десятки раз меньше, чем сухое. При жидкостном трении износ деталей во много раз меньше.

Смазочная система двигателя необходима для непрерывной подачи масла к трущимся поверхностям деталей и отвода от них тепла.

Моторные масла.

Для смазывания деталей автомобильных двигателей используют высококачественные моторные масла. Масла, используемые для двигателей внутреннего сгорания, должны обладать оптимальной вязкостью, хорошей смазывающей способностью, высокими антикоррозийными свойствами, стабильностью. Для улучшения эксплуатационных свойств масел к ним добавляют специальные присадки (для сохранения вязкости при повышенной температуре).

Масло должно строго соответствовать марке двигателя и сезону. Слишком вязкое масло плохо проходит в зазоры между трущимися деталями, а недостаточно вязкое не держится в зазоре. В обоих случаях увеличивается износ трущихся поверхностей деталей и мощность двигателя снижается.

Масла для двигателей – это сложные смеси, состоящие из углеводородов и различных присадок (8-14%). Присадки снижают износы трущихся деталей (противоизносные), уменьшают коррозию металла (противокоррозионные), предотвращают пенообразование (антипенные) и задиры поверхностей трения, работающих при высоких удельных нагрузках.

В марках масел буква М означает моторное масло, цифры после М – класс кинематической вязкости в сантистоксах (сСт) при 100°. Буквы В и Г — группу по эксплуатационным свойствам, индексы 1 и 2 — соответственно масла для карбюраторных двигателей и дизелей. Буква «з» указывает, что масло содержит присадки.                                                                            Примеры:

· М-8Г2к  и М-10Г2к – для дизеля КамАЗ

· М-10В1 – для карбюраторных грузовиков

· М-6з/10Г1 – для двигателей легковых автомобилей         

Надежность работы двигателей во многом зависит от чистоты моторных масел. Масла не должны содержать механических примесей и воды. Механические примеси и вода попадают в масла главным образом при транспортировке, приеме, выдаче и хранении, а механические примеси особенно при работе двигателей в условиях большой запыленности воздуха. Поэтому при выполнении всех операций необходимо предупреждать попадание в масла механических примесей и воды.

Схема смазочной системы двигателя.

В двигателях применяется комбинированная смазочная система. К наиболее нагруженным деталям масло подается под давлением, а к остальным — разбрызгиванием и самотеком.

Под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, клапанный механизм, втулки распределительного вала и распределительных шестерен.

В смазочную систему двигателя (рис.2.29) входят поддон 1 картера, масляный насос 2, масляный фильтр 6, масляный радиатор 8 (только у мощных двигателей), масляные каналы и трубопроводы, манометр 11, маслозаливная горловина 16. Уровень масла контролируется масломерным стержнем 4 при неработающем двигателе. На стержне имеются метки «максимум» и «минимум».

При заливе масла выше метки «максимум» происходит чрезмерный залив цилиндров, маслосъемные кольца не успевают очищать поверхности гильзы, что приводит к увеличению нагара и, соответственно, к снижению мощности, а также к вытеснению масла из системы смазки.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                        Рис. 2.29 Принципиальная схема смазочной системы:
1 — масляный поддон, 2 — масляный насос, 3 — редукционный клапан масляного насоса, 4 — масломерный щуп, 5 — промежуточная шестерня, 6 — масляный фильтр, 7- редукционный (температурный) клапан, 8 — масляный радиатор, 9 — сливной клапан, 10 — распределительный вал, 11 — манометр, 12 — ось коромысел, 13 — главный масляный канал, 14 — полость шатунной шейки, 15 — коленчатый вал, 16 — масло заливная горловина

Путь циркуляции масла под давлением в смазочной системе у большинства двигателей одинаков. На рисунке приведена принципиальная схема работы смазочной системы 4-х цилиндрового дизельного двигателя. При работе двигателя масло из поддона картера засасывается шестеренчатым насосом и подается под давлением к фильтру. Очищенное масло охлаждается в масляном радиаторе и поступает в главный масляный канал — магистраль 13. Из этого канала масло проходит по каналам в блоке к коренным подшипникам коленчатого вала и к шейкам распределительного вала.

По наклонным каналам коленчатого вала масло попадает в полость 14 шатунных шеек, где дополнительно очищается и, выходя на поверхность шеек, смазывает шатунные подшипники. От первого коренного подшипника масло поступает к пальцу промежуточной шестерни 5 и втулке шестерни топливного насоса.

По каналу в одной из шеек распределительного вала масло пульсирующим потоком подается в вертикальный канал блока и по каналам в головке и наружной трубке — в пустотелую ось 12 коромысел. Через отверстия в валике коромысел масло поступает к втулкам коромысел и, стекая по штангам, смазывает толкатели и кулачки распределительного вала.

Стенки цилиндров и поршней, поршневые пальцы, распределительные шестерни смазываются разбрызгиванием. Масло, вытекающее из подшипников коленчатого вала и стекающее с клапанного механизма, разбрызгивается быстровращающимся коленчатым валом на мелкие капли, образуя масляный туман. Капельки масла, оседая на поверхности цилиндров, поршней, кулачков распределительного вала, смазывают их и стекают в поддон картера, откуда масло вновь начинает свой путь. Поршневой палец смазывается капельками масла, которые забрызгиваются в отверстие верхней головки шатуна. В двигателях, имеющих канал в стержне шатуна, поршневой палец смазывается под давлением (у мощных двигателей).

Работу смазочной системы контролируют по манометру 11, показывающему давление в главной магистрали. На некоторых двигателях, кроме того, устанавливают термометр, измеряющий температуру масла в смазочной системе и датчики аварийного падения давления масла.

Система смазки 4-х цилиндровых карбюраторного и инжекторного двигателей устроена аналогично дизельному, но в ней отсутствует масляный радиатор и вместо центробежного применяется фильтр с бумажным фильтрующим элементом (фильтр тонкой очистки).

Система смазки многоцилиндровых (8 и более цилиндров) бензиновых и дизельных двигателей включает в себя двухсекционный масляный насос, радиатор и 2 фильтра – центробежный (грубой очистки) и фильтр тонкой очистки.                                                                                                          Масляный насос (радиаторная секция) подает масло в центробежный фильтр, из которого оно постоянно сливается в поддон картера или проходит в радиатор, если кран (клапан) маслопровода открыт. Нагнетающая секция масляного насоса подает масло в полнопоточный фильтр тонкой очистки.

Полнопоточным называется фильтр, через который проходит весь поток масла к трущимся деталям и узлам двигателя.

§

Масляный насос. Шестеренчатый насос создает циркуляцию масла в смазочной системе двигателя. Он установлен обычно на блок-картере или на крышке коренного подшипника коленчатого вала.

Насосы смазочной системы выполняют двухсекционными для мощных двигателей (рис.2.30,а) и односекционными для легковых автомобилей (рис. 2.30,б). Двухсекционный насос имеет две секции: основную и радиаторную. Секции разделены между собой проставкой 2. Каждая секция работает независимо от другой как односекционный насос.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Рис. 2.30 Принципиальная схема смазочной системы: а — двухсекционный, б — односекционный, в — предпусковой, 1 — ведущая шестерня радиаторной секции, 2 — проставка, 3 — ведущий вал, 4 — ведущая шестерня основной секции, 5 — ведомая шестерня основной секции, 6 — корпус,7 — нагнетательный канал, 8 — сетка маслоприемника, 9 — маслоприемник, 10 -редукционный клапан,11 — регулировочный винт, 12 — выходное отверстие, 13 — впускное отверстие, 14 — крышка, 15 — корпус, 16 — шестерня привода насоса.
 

Односекционный насос состоит из маслоприемника 9, корпуса 6, крышки и двух шестерен. В корпусе насоса выполнены два цилиндрических колодца для установки шестерен. Ведущая шестерня 4 насоса крепится шпонкой на валу, который опирается на втулки, запрессованные в корпусе и крышке насоса. Ведомая шестерня 5, находясь в зацеплении с ведущей, свободно вращается на пальце, запрессованном в корпусе. Вращаясь в разные стороны, шестерни зубьями перегоняют масло от входного канала корпуса к нагнетательному 7.

В корпусе насоса есть прилив, в расточке которого смонтирован редукционный клапан 10. Последний предотвращает чрезмерное повышение давления, которое создается масляным насосом при пуске холодного двигателя, т. е. когда масло имеет большую вязкость. С помощью регулировочного винта 11 можно изменить силу давления пружины клапана.

Привод масляного насоса осуществляется как от коленчатого вала через приводную шестерню, так и от шестерни, выполненной заодно с распределительным валом.

Масляный радиатор. Масляный радиатор охлаждает масло в летнее время. Он представляет собой неразборный узел, состоящий из ряда стальных трубок овального сечения и двух бачков: нижнего и верхнего. Для увеличения поверхности охлаждения на каждой трубке навита спираль из тонкой стальной ленты. У масляных радиаторов некоторых двигателей трубки радиатора проходят через охлаждающие пластины, бачки разделены перегородками. К бачкам приварены штуцера, к которым монтируют маслоподводящую и маслотводящую трубки и ушки для крепления радиатора. Масляный радиатор установлен впереди водяного радиатора. У двигателей                  с воздушным охлаждением масляный радиатор выполнен из единой многократно изогнутой трубки с навитой на нее ленточной спиралью. Масло, двигаясь по трубкам радиатора, обдуваемого снаружи воздухом, охлаждается при полностью открытых жалюзи или шторки на 10-12°С.

Масляный фильтр. Для очистки от механических примесей масла, циркулирующего в системе двигателя, служит масляный фильтр. У большинства современных мощных двигателей в качестве фильтра применяют центробежный очиститель (реактивную центрифугу).

Полнопоточный центробежный масляный фильтр двигателя автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 2.31) состоит из корпуса 1, который закрывается колпаком 8 через уплотнительную прокладку и зажимается гайкой 15. В корпусе на пустотелой оси 9 свободно установлен ротор 3, опирающийся на упорный шарикоподшипник 19. Ротор закрывается кожухом 5 через уплотнительное кольцо 4. Снизу в ротор ввернуты жиклеры 2 с противоположно направленными отверстиями. Сверху кожух закрепляется стопорным кольцом 12, упирается в опорную шайбу 13 через прокладку и зажимается гайкой 14. Осевое перемещение ротора предотвращается гайкой 16 с шайбой 17. На ось одета трубка 18 и направляющий щиток 7 с сеткой 6 и пружиной 11, прижимающей щиток к ротору. Масло от масляного насоса подводится в фильтр по каналу 20 и, очистившись, отводится по каналу 22.

Масло, подаваемое масляным насосом по каналу 20, подводится в полость щитка 7. Здесь небольшая часть его проходит через сетку 6, очищается и направляется в жиклеры 2, представляющие собой калиброванные отверстия, направленные под углом к оси ротора. Благодаря этому масло, вытекающее из жиклеров, создает реактивный момент, который приводит во вращение ротор вместе с кожухом и маслом, поступающим под кожух от направляющего щитка 7. Так как частота вращения ротора 5-6 тыс. об/мин, то под действием центробежной силы из вращающегося масла удаляются механические примеси. Очищенное масло проходит в центральный стержень 9 и по каналу 22 направляется в распределительную камеру и далее в главную масляную магистраль на смазку двигателя.

Масло, вытекающее из жиклеров, стекает в поддон картера. В случае сильного загустения его (пуск двигателя в холодное время года) или большого отложения грязи на внутренней поверхности кожуха ротора, когда масло не может пройти в ось 9, в работу включается перепускной шариковый клапан 23, нагруженный пружиной 24. Под давлением масла клапан сжимает пружину и неочищенное масло из канала 20 поступает в канал 22 и на смазку двигателя. В нижней части корпуса имеется спускная пробка 21 для слива отстоя.

На двигателях автомобилей ГАЗ-53А и ГАЗ-66 устройство фильтра центробежной очистки сходное с рассмотренным. Однако там фильтр неполнопоточный, т. е. масло, очищенное в нем, стекает через крышку распределительных шестерен в поддон картера, где захватывается через маслозаборник масляным насосом и направляется в главную масляную магистраль и на смазку деталей двигателя. Нижняя секция масляного насоса постоянно нагнетает масло в масляный фильтр центробежной очистки. В масляный радиатор масло поступает из главной масляной магистрали и, охладившись, сливается в поддон картера двигателя.

Фильтр тонкой очистки. В стальной штампованный корпус в форме стакана вставляется фильтрующий элемент, изготовленный из бумажной ленты (рис. 2.32). Корпус закрыт крышкой с центральным резьбовым отверстием, которое предназначено для крепления его к блоку цилиндров.

Нагнетаемое насосом масло поступает под крышку фильтра и через отверстия в крышке проходит в полость между корпусом и фильтрующим элементом. Проходя под давлением через поры фильтрующего элемента, масло очищается и подается во внутреннюю полость и через резьбовое отверстие в крышке попадает в смазочную магистраль.

Фильтр имеет дренажный клапан, служащий для предотвращения стекания масла при остановке двигателя, и перепускной клапан, срабатывающий при засорении фильтрующего элемента и перепускающий неочищенное масло в смазочную магистраль.

Герметичность установки фильтра обеспечивает резиновое уплотнительное кольцо.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  Рис. 2.32 Фильтр тонкой очистки

У двигателей легковых автомобилей фильтр является неразборным и меняется одновременно с заменой масла.

У двигателей грузовых автомобилей фильтр имеет аналогичную, но разборную конструкцию (рис.2.33). При смене масла меняется фильтрующий элемент.

Вентиляция картера. Для очистки картера двигателя от газов, образующихся в следствии прорыва продуктов сгорания через не плотности поршневых колец и их смешивания с парами масла в картере, необходима вентиляция картера. Удаление картерных газов позволяет поддерживать в поддоне картера атмосферное давление, что предотвращает старение масла, утечку его через уплотнения, а также исключает возможность попадания картерных газов в кабину грузового или в кузов легкового автомобилей.

Вентиляция картера может быть открытой (естественной) или закрытой (принудительной). При открытой вентиляции картерные газы отводятся в атмосферу, а при закрытой – во впускной коллектор.

На дизелях ЯМЗ, КамАЗ и др. мощных двигателях, в т.ч. и бензиновых, открытая вентиляция картера осуществляется через сапун, Перед выходом в атмосферу картерные газы проходят через уловитель, в котором отделяются частицы масла.

§

Система питания бензиновых двигателей

Виды горючих смесей и топливо

Система питания бензиновых двигателей служит для приготовления горючей смеси из паров бензина и воздуха. Горючая смесь составляется из определенного количества бензина и воздуха. Для образования горючей смеси бензин должен находиться в парообразном состоянии.              

Различают три вида смеси бензина с воздухом:

· горючая смесь — смесь паров бензина с воздухом;

· рабочая смесь — смесь, которая образуется в результате смешивания горючей смеси с остаточными отработавшими газами внутри цилиндров двигателя;

· эмульсия — смесь жидкого бензина с воздухом. Такая смесь образуется в каналах карбюратора.

Основным топливом для бензиновых автомобильных двигателей служит бензин.               Основными свойствами бензина являются:

· испаряемость,

· теплотворная способность

· антидетонационная стойкость. 

Антидетонационная стойкость является очень важным свойством бензина и определяет возможную степень сжатия двигателя.                                                                                      Детонация — это взрывное сгорание рабочей смеси в камере сгорания. При нормальном сгорании фронт пламени распространяется со скоростью 20…40 м/с, а давление в цилиндре составляет 3…4 МПа (30…40 кгс/см2). При детонации скорость распространения горения достигает 2500 м/с, а давление — 10… 15 МПа (100… 150 кгс/см2).

Причиной возникновения детонации рабочей смеси может быть применение низкооктанового топлива, сильный перегрев двигателя, перегрузка, установка раннего зажигания. Детонацию можно устранить путем уменьшения подачи топлива или переходом на более низкие передачи.

При детонационном сгорании смеси в двигателе слышны резкие металлические стуки и звон, объясняемые ударами волн высокого давления о стенки камер сгорания, цилиндров и днищ поршней и возникновением вибрации в деталях. При детонации рабочей смеси под действием очень больших давлений на днище поршней создаются ударные нагрузки и начинают стучать поршневые пальцы, поршневые кольца в канавках, поршни о зеркало цилиндров, коренные и шатунные подшипники. Вибрируют все детали двигателя. При детонации наблюдается дымный выпуск с искрами вследствие неполного сгорания топлива и закипания воды в системе охлаждения из-за усиленной теплоотдачи стенкам камер сгорания и цилиндрам. В результате резко снижаются мощность и экономичность двигателя. Длительная работа при детонационном сгорании может привести не только к повышенному износу деталей двигателя, но и к их поломке или образованию крупных дефектов в виде трещин и изгиба деталей с последующим их разрушением.

Показателем, характеризующим антидетонационные свойства бензина, является его октановое число. Чем больше октановое число бензина, тем меньше он детонирует и тем большая степень сжатия может быть принята для двигателя. Для повышения октанового числа и уменьшения опасности возникновения детонации в двигателях, имеющих повышенные степени сжатия, к бензину подмешивают антидетонаторы.         

Наиболее сильным антидетонатором является этиловая жидкость, которую добавляют к бензину в объеме не более 1,5…3,0 мл на 1 л бензина. Этилированные бензины ядовиты, поэтому обращаться с ними нужно осторожно (применяются в основном в сельском хозяйстве). 

Детонационная стойкость определяется на специальном двигателе с использованием чистых углеводородов изооктана и гептана. Октановое число изооктана условно равно 100, а у нормального гептана стойкость принимают равной нулю. На двигателе определяют моменты детонации используемого топлива, а затем из изооктана и нормального гептана подбирают такую смесь, которая будет детонировать так же, как и испытуемое топливо. Процент содержания изооктана в этой смеси и дает октановое число испытуемого бензина.

Промышленность вырабатывает бензины марок АИ—80, -92, -95 и -98.                                                         Буква А в маркировке означает, что бензин автомобильный. Цифры показывают октановое число. Чем выше октановое число, тем больше стойкость бензина к детонации. Буква И указывает, что октановое число определено исследовательским способом. У остальных бензинов октановое число определяется по моторному методу.

§

Процесс смесеобразования заключается в смешивании паров бензина с воздухом. Количество воздуха должно быть строго определенным, в противном случае получить нормальную работу двигателя невозможно.

Приготовленная горючая смесь должна удовлетворять следующим требованиям:

  • в цилиндрах двигателя смесь должна сгорать за очень короткий отрезок времени, измеряемый тысячными долями секунды. Это обеспечивает максимальное давление газов на днище поршня, а, следовательно, максимальную работу от расширения газов;
  • сгорание бензинов в смеси должно происходить как можно полнее. Это будет способствовать повышению использования теплоты, превращаемой в механическую работу, и улучшению экономических показателей работы двигателя.

Рабочая смесь будет быстро сгорать при условии, что бензин с воздухом смешивается в строго определенной пропорции, обеспечивается очень мелкое распыление и быстрое испарение бензина в воздухе и хорошее их перемешивание. При этом каждая мельчайшая частица топлива будет окружена кислородом в требуемом количестве, что и обеспечит быстрое одновременное и полное сгорание всей смеси.

В зависимости от содержания воздуха и бензина различают следующие виды смесей: нормальная, обогащенная, богатая, обедненная и бедная.

Нормальная или теоретическая — это такая смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 14,95 кг воздуха (округленно считается 15 кг). Теоретически определено, что для полного сгорания одного килограмма бензина требуется именно такое количество воздуха. На такой смеси двигатель работает устойчиво, расход топлива наименьший, но двигатель не может развивать наибольшую мощность. После сгорания такой смеси в отработавших газах не обнаруживается ни паров бензина, ни кислорода воздуха.

Обогащенная — это такая смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 13… 15 кг воздуха. В такой смеси воздуха недостаточно для сгорания всего бензина и около 20 % бензина будет выбрасываться в атмосферу. Скорость сгорания обогащенной смеси возрастает, за счет этого давление газов в цилиндре к началу рабочего хода поршня увеличивается. Поэтому при работе на обогащенной смеси двигатель развивает наибольшую мощность, но экономичность снижается, так как работа сопровождается повышенным расходом топлива.

Богатой называется смесь, в которой на 1 кг бензина будет менее 13 кг воздуха. В такой смеси воздуха недостаточно и бензин сгорает не полностью, что вызывает снижение мощности двигателя при значительном расходе топлива. Часть несгоревших частиц топлива в виде копоти оседает внутри цилиндров на стенках камер сгорания, днищах поршней и головках клапанов, а остальные выбрасываются в выпускной трубопровод и через глушитель выходят в атмосферу в виде черного дыма. В результате догорания несгоревшего топлива в глушителе образуются хлопки и выстрелы, что и является внешним признаком переобогащения горючей смеси. Если на 1 кг бензина будет приходиться менее 5 кг воздуха, то такая смесь вообще не воспламенится, так как частицы топлива не окружены частицами воздуха.

Обедненной называется смесь, когда на 1 кг топлива приходится 15… 16,5 кг воздуха. При сгорании такой смеси в отработавших газах не остается паров бензина, но будут остатки несгоревшего кислорода. При работе на такой смеси двигатель не может развивать максимальной мощности вследствие замедления скорости сгорания топлива, но экономичность работы значительно повышается, так как расходуется меньшее количество топлива.

Бедной называется смесь, у которой на 1 кг бензина приходится более 16,5 кг воздуха. Из-за удаленности частиц бензина в воздухе смесь горит медленно, давление сгорающих газов в цилиндре двигателя понижается. Вследствие медленного горения смеси большая часть теплоты поглощается стенками цилиндров и окружающей их охлаждающей жидкостью, что вызывает перегрев двигателя. Двигатель на бедной смеси работает неустойчиво, мощность его падает, и сильно возрастает удельный расход топлива (расход топлива на единицу мощности). Работа на бедной смеси сопровождается обратными вспышками в карбюраторе — «чиханием», так как пламя медленно догорающей в цилиндре смеси при открытии впускного клапана перебрасывается во впускной трубопровод, воспламеняя идущую по нему свежую смесь. Если количество воздуха в смеси превышает 21 кг на 1 кг бензина, то такая смесь вообще не воспламеняется.

Итак, рассмотрение свойств различных составов горючей смеси показало:

· если двигатель по условиям работы не должен развивать полной мощности (при средних нагрузках), самой выгодной является обедненная смесь, так как расход топлива при этом значительно снижается. Получающееся при этом некоторое снижение мощности двигателя при работе его с неполной нагрузкой значения не имеет;

· при больших нагрузках целесообразно работать на обогащенной смеси, так как двигатель при этом развивает наибольшую мощность, но увеличивается расход топлива из-за неполноты его сгорания;

· работа на бедной или богатой смеси вызывает перегрев двигателя и снижение мощности и экономичности, поэтому не целесообразна

§

Система питания служит для приготовления горючей смеси, подачи ее к цилиндрам двигателя и отвода из них продуктов сгорания. В систему питания входят устройства, обеспечивающие подачу и очистку топлива и воздуха, приготовление горючей смеси, отвод отработавших газов и глушение шума при выпуске, хранение запаса топлива и контроль его количества.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет

Рис. 3.1. Система питания карбюраторного двигателя (V-образного) грузовика                                          1 – канал подвода воздуха к воздухоочистителю, 2 – воздухоочиститель, 3 – карбюратор, 4 – рукоятка ручного управления воздушной заслонкой, 5 – рукоятка ручного управления дроссельными заслонками, 6 – педаль подачи топлива, 7 – топливопровод, 8 – указатель уровня топлива, 9 – датчик указателя уровня топлива, 10 – топливный бак, 11 – пробка горловины топливного бака, 12 — кран , 13 – выпускная труба глушителя, 14 и 15 – перегородки, 16 –фильтр-отстойник, 17 – внутренние трубы со щелевидными отверстиями, 18 – – глушитель, 20 — приемные трубы глушителя, 21 — выпускной трубопровод, 22 — топливный насос

В системе питания карбюраторного двигателя (рис. 3.1) бензин из бака через открытый кран, фильтр-отстойник и топливопроводы подается насосом к карбюратору. Одновременно из подкапотного пространства или канала через воздушный фильтр в карбюратор засасывается очищенный воздух, который, смешиваясь с парами и мелко распыленными частицами бензина, образует горючую смесь, поступающую через впускной газопровод (впускной коллектор) в цилиндры двигателя. Из цилиндров отработавшие газы через выпускной газопровод (выпускной коллектор) отводятся в приемные трубы, из них — к глушителю, который не только снижает шум, но и гасит пламя и искры от отработавших газов при выходе их через выпускную трубу. Глушитель автомобиля представляет собой цилиндрический корпус, который перегородками разделен на ряд полостей и имеет переднее и заднее днища с патрубками и три трубы со щелевидными отверстиями.

Таким образом, система питания состоит из:

  •  топливного бака
  •  топливопроводов
  •  фильтров очистки топлива
  • топливного насоса
  • воздушного фильтра
  • карбюратора

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  Рис. 3.1а. Система питания карбюраторного рядного двигателя легкового автомобиля (отсутствует фильтр-отстойник, кран)

Топливный бак – это емкость для хранения топлива. Обычно он размещается в задней, более безопасной при аварии части автомобиля. От топливного бака к карбюратору бензин поступает по топливопроводам, которые тянутся вдоль всего автомобиля, как правило, под днищем кузова.

Первая ступень очистки топлива – это сетка на топливозаборнике внутри бака. Она не дает возможности содержащимся в бензине крупным примесям и воде попасть в систему питания двигателя. Количество бензина в баке водитель может контролировать по показаниям указателя уровня топлива, расположенного на щитке приборов.                                                                           Емкость топливного бака среднестатистического легкового автомобиля обычно составляет 40–50 литров. Когда уровень бензина в баке уменьшается до 5–9 литров, на щитке приборов загорается соответствующая желтая (или красная) лампочка – лампа резерва топлива.

Топливный фильтр – второй этап очистки топлива. Фильтр располагается в моторном отсеке и предназначен для тонкой очистки бензина, поступающего к топливному насосу (возможна установка фильтра и после насоса). Обычно применяется неразборный фильтр, при загрязнении которого требуется его замена.

Топливный насос – предназначен для принудительной подачи топлива из бака в карбюратор. Насос (рис. 3.2) состоит из корпуса, диафрагмы с пружиной и механизмом привода, впускного и нагнетательного (выпускного) клапанов. В нем также находится сетчатый фильтр для очередной третьей ступени очистки бензина.

Топливный насос приводится в действие от валика привода масляного насоса или от распределительного вала двигателя. При вращении вышеуказанных валов, имеющийся на них эксцентрик набегает на шток привода топливного насоса. Шток начинает давить на рычаг, а тот, в свою очередь, заставляет диафрагму опускаться вниз. Над диафрагмой создается разряжение и впускной клапан, преодолевая усилие пружины, открывается. Порция топлива из бака засасывается в пространство над диафрагмой.

При сбегании эксцентрика со штока диафрагма освобождается от воздействия рычага и за счет жесткости пружины поднимается вверх. Возникающее при этом давление закрывает впускной клапан и открывает нагнетательный. Бензин над диафрагмой поступает к карбюратору. При очередном набегании эксцентрика на шток процесс повторяется.

Подача бензина в карбюратор происходит лишь за счет усилия пружины, которая поднимает диафрагму. Это означает, что когда камера карбюратора будет заполнена и клапан перекроет путь бензину, диафрагма топливного насоса останется в нижнем положении. До тех пор, пока двигатель не израсходует часть топлива из карбюратора, пружина будет не в состоянии «вытолкнуть» из насоса очередную порцию бензина.

Так как топливный бак расположен ниже карбюратора, то возникает необходимость в принудительной подаче бензина. Если предположить, что бак находится на крыше автомобиля, то потребность в насосе отпадает. В этом случае бензин будет поступать в карбюратор самотеком, что и используют некоторые водители в «безвыходной» ситуации при отказе насоса в работе. Закрепив канистру с бензином в положении, явно выше карбюратора и соединив их между собой, можно продолжить поездку (не забывая при этом правил противопожарной безопасности).

Воздушный фильтр (рис. 3.3)необходим для очистки воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Фильтр устанавливается на верхней части воздушной горловины карбюратора.

При загрязнении фильтра возрастает сопротивление движению воздуха, что может привести к повышенному расходу топлива, так как горючая смесь будет слишком обогащаться бензином.

Карбюратор предназначен для приготовления горючей смеси и подачи ее в цилиндры двигателя. В зависимости от режима работы двигателя карбюратор меняет качество (соотношение бензина и воздуха) и количество смеси.

Простейший карбюратор

Процесс приготовления горючей смеси из паров бензина и воздуха называется карбюрацией,             а прибор, в котором происходит приготовление горючей смеси, называется карбюратором.

Принцип работы карбюратора аналогичен принципу работы пульверизатора. Простейший карбюратор (рис. 3.4) состоит из поплавковой камеры 14 с поплавком 15 и игольчатым клапаном 1. Поплавковая камера предназначена для поддержания определенного уровня топлива на выходе в смесительную камеру 8, где и происходит смешивание мелко распыленного бензина с воздухом. Бензин выходит в смесительную камеру через жиклер 13 и распылитель 6.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
Рис. 3.4. Схема простейшего карбюратора:         1 – игольчатый клапан, 2 – топливопровод, 3 – балансировочное отверстие, 4 – воздушный фильтр, 5 – воздушная заслонка, 6 – распылитель, 7 –диффузор, 8 — смесительная камера, 9 – поршень, 10 – впускной клапан, 11 – впускная труба, 12 – дроссельная заслонка, 13 – жиклер, 14 – поплавковая камера, 15 — поплавок                                   

Жиклер – это калиброванное отверстие, которое может пропустить строго определенное количество бензина. В карбюраторах устанавливаются и воздушные жиклеры, предназначенные для пропуска определенного количества воздуха.

Распылитель необходим для подачи бензина в смесительную камеру. Для обеспечения пульверизации бензина воздух за счет разрежения должен проходить с большой скоростью. Для ускорения движения воздуха, а, следовательно, для поступления необходимого количества бензина служит диффузор 7. Для предотвращения произвольного вытекания бензина при перекосах двигателя выход из распылителя должен быть на 2-3 мм выше уровня бензина в поплавковой камере.

Топливо в поплавковую камеру подводится через трубопровод 2 и игольчатый клапан 1. При повышении уровня топлива в поплавковой камере поплавок всплывает, поднимая клапан. Когда топливо достигает определенного уровня, клапан закрывает седло и перекрывает поступление бензина внутрь поплавковой камеры.

Для регулирования количества смеси, направляемой в цилиндры двигателя, служит дроссельная заслонка 12. С увеличением ее открытия увеличивается количество подаваемой в цилиндр двигателя горючей смеси, а, следовательно, увеличивается частота вращения коленчатого вала и развиваемая двигателем мощность.

Карбюратор работает следующим образом. При таксе впуска, когда двигатель движется от ВМТ к НМТ, в цилиндре создаются разряжение, передающееся через впускную трубу в смесительную камеру карбюратора. Одновременно в смесительную камеру поступают очищенный воздух из воздушного фильтра и бензин из поплавковой камеры через жиклер и распылитель. В диффузоре происходит их смешивание. Под действием быстрого движения воздуха бензин разбивается на мелкие капли, которые испаряются и смешиваются в виде паров с воздухом.

Разряжение в диффузоре зависит от степени открытия дроссельной заслонки. Чем больше открыта дроссельная заслонка, тем сильнее будет разряжение диффузоре, и больше будет истекать топливо. Если дроссельную заслонку прикрыть, то разряжение в диффузоре уменьшится, и уменьшится истечение бензина из поплавковой камеры.

Процесс перемешивания мелко распыленного топлива с воздухом (образование горючей смеси) начинается в момент поступления его из распылителя в диффузор и продолжается при движении смеси по карбюратору, впускному трубопроводу и в самих цилиндрах.

Если часть топлива испариться не успевает, то оно через зазоры между поршнем и цилиндром стекает в поддон картера двигателя. Интенсивное перемешивание горючей смеси с воздухом происходит в щели между выпускным клапаном и его седлом. Заканчивается процесс смесе-образования в цилиндре двигателя при такте сжатия. Для поддержания атмосферного давления внутри поплавковой камеры в крышке карбюратора имеется вентиляционное отверстие 2.

Рассмотренный простейший карбюратор с одним жиклером может обеспечить необходимый состав смеси лишь для определенного режима работы, а эксплуатационные режимы карбюраторных двигателей отличаются большим разнообразием, поэтому такой карбюратор практически не пригоден для автомобильных двигателей.

В условиях эксплуатации автомобиля для карбюраторного двигателя характерны следующие основные режимы работы:

  • пуск холодного двигателя, требующий очень богатой смеси из-за плохого испарения топлива в результате соприкосновения его с непрогретыми стенками впускного газопровода и цилиндров;
  • режим холостого хода и малых нагрузок, требующий богатой смеси. На этих режимах дроссельную заслонку прикрывают, уменьшая наполнение цилиндров горючей смесью, в результате чего увеличивается относительное содержание в рабочей смеси остаточных газов, ухудшающих процесс сгорания. В этих условиях для поддержания устойчивой работы двигателя горючая смесь должна быть богатой;
  • режим частичных (средних) нагрузок, соответствующий открытию дроссельных заслонок до 80%. На этих нагрузках двигатель работает большую часть времени, а поэтому для такого режима целесообразен экономичный состав смеси, т. е. смесь должна быть обедненной
  • режим полных (максимальных) нагрузок, обеспечивающий получение от двигателя максимальной мощности. Обычно такие режимы используют кратковременно (при разгоне автомобиля, движении его с максимальной скоростью, преодолении крутых подъемов и т.д.). На указанных режимах, пренебрегая экономичностью, применяют обогащенную смесь

В этих условиях движения неизбежно резкое и полное открытие дроссельной заслонки, которое не должно сопровождаться ощутимым обеднением горючей смеси из-за увеличения количества поступающего воздуха. Для предотвращения такого обеднения смеси карбюраторы имеют специальные смесеобогащающие устройства.

Разнообразие условий эксплуатации компенсируется стабильностью работы дозирующих систем карбюратора, которые обеспечивают приготовление горючей смеси следующих составов:

  • экономичного при всех нагрузочных (меняющееся положение дросселя) и скоростных (меняющаяся частота вращения) режимах с частичными открытиями дроссельной заслонки;
  • мощностного при полном открытии дроссельной заслонки на всех скоростных режимах
  • обогащенного при резких открытиях дроссельной заслонки и – особенно в момент начала разгона автомобиля
  • сильно обогащенного при пуске холодного двигателя с постепенным обеднением смеси при переходе на режим холостого хода
Рефераты:  Аттестация. Классные чины прокурорских работников - Прокурорский надзор | ЮРКОМ 74

Кроме того, карбюратор должен обеспечивать минимальную токсичность отработавших газов на всех режимах работы двигателя.

Для реализации всех этих во многом противоречивых требований современные карбюраторы имеют дополнительные устройства:

  • пусковое устройство, предназначенное для приготовления горючей смеси богатого состава при запуске холодного двигателя
  • систему холостого хода, позволяющую двигателю работать с малыми нагрузками
  • главную дозирующую систему, которая должна поддерживать работу двигателя на средних режимах, приготавливая горючую смесь обедненного состава
  • экономайзер или эконостат для обогащения горючей смеси с целью получения от двигателя полной мощности
  • ускорительный насос для обеспечения впрыска топлива при резком открытии дроссельной заслонки

§

При запуске холодного двигателя бензин испаряется медленно, и к моменту попадания его в камеру сгорания из него успевают испариться только самые легкие фракции. Для того, чтобы к моменту подачи электрической искры в камере сгорания было бы достаточно испарившихся легких фракций, необходимо приготавливать смесь очень богатого состава. Для этого карбюратор должен иметь специальное пусковое устройство.

Пусковое устройство карбюратора (рис. 3.5) состоит из воздушной заслонки 2 и автоматического воздушного клапана 1. Управляют воздушной заслонкой из кабины водителя при помощи кнопки, соединенной гибкой тягой с рычажной системой управления воздушной заслонкой. При запуске холодного двигателя воздушную заслонку закрывают. Дроссельная заслонка 6 при этом автоматически слегка приоткрывается, и оба выходных отверстия, нижнее 7 и верхнее 9, системы холостого хода оказываются ниже дроссельной заслонки. Разряжение, которое создается в цилиндрах двигателя, передается в карбюратор. При закрытой воздушной заслонке разряжение будет создаваться ниже дроссельной заслонки у выходных отверстий системы холостого хода, а также в диффузоре 13 около распылителя 3 главной дозирующей системы.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
Рис. 3.5. Схема пускового устройства:                              1 – клапан, 2 – воздушная заслонка, 3 – распылитель, 4, 10, 12 – жиклеры, 5 – винт упора, 6 – дроссельная заслонка, 7, 9 – отверстия, 8 – игла, 11 – канал, 13 – диффузор, 14 – игла
 

Топливо частично идет через главный топливный жиклер 4 и через распылитель 3 впрыскивается в диффузор, а частично поступает в канал системы холостого хода, проходит через топливный жиклер 10 холостого хода и впрыскивается в диффузор. Из воздушного жиклера 12 к топливу подмешивается воздух. Образовавшаяся эмульсия через выходные отверстия 7 и 9 фонтанирует в задроссельное пространство смесительной камеры, где к нему подмешивается топливо, поступившее из распылителя 3. Все это топливо распыляется, испаряется и идет в цилиндр двигателя. Смесь по составу богатая.

Для мощных двигателей грузовых автомобилей: Количество воздуха, поступаемого в смесительную камеру, дозируется автоматическим воздушным клапаном 1. В зависимости от величины разряжения под воздушной заслонкой и атмосферного давления клапан открывается на большую или меньшую величину, пропуская больше или меньше воздуха.

Система холостого хода

Система холостого хода приготовляет состав горючей смеси, требующейся для работы двигателя с малым числом оборотов. Двигатель при этом работает без нагрузки на холостом ходу.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
Рис. 3.6. Схема системы холостого хода:                                                                                                  1 – распылитель, 2 — диффузор, 3 – воздушная заслонка, 4- отверстие в поплавковой камере, 5 – воздушный жиклер холостого хода, 6 – колодец, 7 – топливный жиклер холостого хода, 8 – канал холостого хода, 9, 11 – выходные отверстия холостого хода, 10 – регулировочный винт, 12 – дроссельная заслонка
 

Система холостого хода карбюратора состоит из топливного жиклера холостого хода 7 (рис. 3.6.), через который топливо поступает в колодец 6. Туда же через воздушный жиклер холостого хода 5 поступает воздух. В колодце они смешиваются и уже в виде эмульсии поступают по эмульсионному каналу холостого хода 8 к выходным отверстиям холостого хода 9 и 11.

При работе двигателя на малых оборотах холостого хода дроссельная заслонка 12 закрыта полностью, но все же между ее кромками и корпусом дроссельной заслонки остаются небольшие щели для прохода воздуха. При таком положении дроссельной заслонке верхнее выходное отверстие 9 оказывается выше заслонки, а нижнее 11 – ниже. Около верхнего отверстия в смесительной камере давление будет атмосферное или близкое к нему. Нижнее выходное отверстие 11 системы холостого хода находится ниже дроссельной заслонки в зоне сильного разряжения, за счет которого топливо и поступает в каналы через жиклеры. Внутри каналов во время движения эмульсии создается разряжение. Поэтому, когда эмульсия проходит около верхнего выходного отверстия, в нее дополнительно подмешивается воздух. Проходя далее, эмульсия фонтанирует через нижнее отверстие в задроссельное пространство смесительной камеры, захватывается потоком воздуха, который проходит в щели между кромками дроссельной заслонки, распыляется, испаряется и поступает в цилиндры двигателя. Смесь по составу будет обогащенная.

При закрытой дроссельной заслонке разряжение в диффузоре 2 около распылителя 1 главной дозирующей системы будет настолько мало, что топливо через эту систему поступать в смесительную камеру не будет.

При небольшом открытии дроссельной заслонки верхнее выходное отверстие 9 перекрывается ее краем, и воздух через это отверстие в эмульсионных каналах поступать больше не будет, за счет чего увеличивается истечение топлива через нижнее отверстие 11.

При дальнейшем открытии дроссельной заслонки оба отверстия оказываются в задроссельном пространстве, и эмульсия теперь будет выходить через оба эти отверстия.

Таким образом, по мере открытия заслонки, количество топлива, подаваемого системой холостого хода, постепенно возрастает, что и способствует плавному переходу на другие режимы работы двигателя. Количество поступающего топлива, т.е. качество смеси, регулируют винтом 10 холостого хода. При завертывании винта смесь становится беднее, а при отвертывании – богаче.

Число оборотов коленчатого вала при работе двигателя без нагрузки на холостом ходу регулируют прикрытием дроссельной заслонки при помощи ограничительного упорного винта 5 (рис. 3.5) на рычаге ее оси.

Главная дозирующая система

Для экономичной работы двигателя при средних нагрузках карбюратор должен приготавливать слегка обедненную смесь примерно постоянного состава при разной величине дроссельной заслонки. Это называется компенсацией смеси и в современных карбюраторах осуществляется пневматическим торможением топлива.

Компенсация смеси пневматическим торможением топлива получила наибольшее распространение благодаря простоте соответствующих устройств и надежности действия.

В карбюраторах с компенсацией смеси данным методом главная дозирующая система включает только главный жиклер 6 (рис. 3.7) с распылителем 1. Рядом с распылителем располагается колодец 3, в котором помещена эмульсионная трубка 4 с отверстиями, расположенными ниже уровня топлива в поплавковой камере карбюратора. На верхнем конце эмульсионной трубки устроен воздушный жиклер 2.

По мере увеличения открытия дроссельной заслонки и увеличения разряжения в диффузоре 7 количество топлива, поступающего через главный жиклер 6, также как в простейшем карбюраторе, стремится увеличиться не пропорционально количеству воздуха, проходящего через диффузор, вызывая обогащение смеси.

Однако, этому препятствует воздух, поступающий в распылитель1 через воздушный жиклер 2 и боковые отверстия в эмульсионной трубке 4.

Чем больше открывается дроссельная заслонка и возрастает разряжение в диффузоре 7, тем больше расход топлива из распылителя 1, и уровень его снижается. Вследствие этого открывается все большее количество боковых отверстий в эмульсионной трубке, и воздух, поступая в колодец 3 через воздушный жиклер 2, притормаживает истечение топлива из жиклера 6.

Таким образом, воздух, поступающий в распылитель, регулирует разряжение перед жиклером так, что через жиклер проходит только количество топлива, необходимое для получения смеси требуемого состава.

Такой способ компенсации смеси обеспечивает предварительное эмульгирование топлива в распылителе, что улучшает процесс смесеобразования в карбюраторе.

Экономайзер

Главная дозирующая система может приготовить только обедненную горючую смесь, а для получения от двигателя полной мощности необходима обогащенная смесь. Для обогащения горючей смеси при полной нагрузке двигателя служит экономайзер. Он может иметь механический или пневматический привод (рис. 3.8.)

        Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                               Рис. 3.8. Схемы экономайзеров с механическим (а) и пневматическим (б) приводом:                               1 – жиклер полной мощности, 2 – тяга, 3,11 – пружины, 4,10 – клапаны экономайзера, 5 – шток, 6 – главный жиклер, 7 – смесительная камера, 8 – дроссельная заслонка, 9,15 – отверстия, 12 – поршень экономайзера, 13 — камера экономайзера, 14 – канал

На современных карбюраторах применяются экономайзеры с механическим приводом                      (рис. 3.8.а) Основными частями такого экономайзера являются клапан 4 с пружиной 3 и жиклер полной мощности 1, предназначенный для пропуска дополнительного количества топлива в смесительную камеру 7 карбюратора.

Механический привод состоит из рычага, установленного на оси дроссельной заслонки 8. Рычаг при помощи серьги соединяется с тягой 2, на которой при помощи плеча закреплен шток 5, расположенный над клапаном экономайзера 4.

При увеличении открытия дроссельной заслонки рычаг через серьгу тянет вниз тягу 2, а вместе с ней опускаются плечо и шток 5. Когда дроссельная заслонка откроется на 80-85% своего хода, шток 5 нажмет на стержень клапана 4 экономайзера и откроет клапан. После этого к топливу, которое поступает в смесительную камеру 7 через главный жиклер 6 главной дозирующей системы, начнет дополнительно поступать бензин через открытый клапан 4 и жиклер полной мощности 1. Все это топливо смешивается, распыляется, испаряется и идет в цилиндр двигателя.

При задействовании экономайзера приготовляется смесь обогащенного состава. Некоторые экономайзеры имеют пневматический привод (рис. 3.8 Б). Он состоит из камеры экономайзера 13, в которой находится поршень 12 со штоком с пружиной 11. Пружина находится в предварительно сжатом состоянии. Надпоршневое пространство камеры экономайзера при помощи канала 14 сообщается через отверстие 9 с дроссельным пространством карбюратора.

Когда дроссельная заслонка закрыта или открыта менее чем на 80-85 % своего хода, разряжение из задроссельного пространства по каналу 14 передается в камеру экономайзера 13, и поршень 12 поднимается вверх, сжимая пружину 11. При открытии дроссельной заслонки более чем на 85 % хода разряжение под дроссельной заслонкой 8 и в камере экономайзера 13 уменьшается, под действием пружины 11 шток опускается и открывает клапан экономайзера 10. В результате разряжение в смесительной камере 7 из поплавковой камеры через камеры экономайзера и жиклер в диффузор начнет дополнительно поступать бензин, где он будет смешиваться с бензином, поступающим из главной дозирующей системы. Смесь по составу будет обогащенной.

Ускорительный насос

Водителю не всегда удается открывать дроссельные заслонки плавно. Иногда это приходится делать резко, быстро переводя работу двигателя с малых на максимальные обороты. При работе двигателя на малых оборотах топливо подается в смесительную камеру через систему холостого хода в небольшом количестве. В случае резкого открытия дроссельных заслонок разряжение около выходных отверстий системы холостого хода исчезает, переместившись в диффузоры карбюратора, и топливо начинает поступать в смесительную камеру из главной дозирующей системы. Однако, с момента прекращения подачи бензина

из системы холостого хода до начала подачи бензина из главной дозирующей системы топливо в цилиндры не поступает, и двигатель останавливается (глохнет).

Для предотвращения остановки двигателя необходима принудительная подача топлива в цилиндры двигателя. Для этих целей служит ускорительный насос. Он обеспечивает хорошую приемистость двигателя, благодаря принудительному впрыску дополнительных порций топлива в смесительную камеру при резком открытии дроссельной заслонки.                                                            У многих карбюраторов ускорительный насос имеет общий привод с экономайзером.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
Рис. 3.9. Схема ускорительного насоса:                                                      1 – жиклер, 2 – рычаг, 3 – обратный клапан, 4 – тяга, 5- поршень, 6 – пружина, 7 – поводок, 8 – клапан, 9 – смесительная камера, 10 – дроссельная заслонка

Ускорительный насос (рис. 3.9.) состоит из цилиндра с поршнем 5. Поршень при помощи штока, на который надета предварительно сжатая пружина 6, соединен свободно с поводком 7. Поводок закреплен на тяге 4. Тяга при помощи серьги соединена с рычагом 2 оси дроссельной заслонки 10. Внутри цилиндра ускорительного насоса имеется обратный шариковый клапан 3, который свободно пропускает топливо из поплавковой камеры внутрь цилиндра и не выпускает его обратно. Для выхода бензина из цилиндра в смесительную камеру 9 имеется клапан 8 и жиклер 1.

При резком открытии дроссельной заслонки 10 рычаг 2, быстро поворачиваясь через серьгу, тянет вниз тягу 4. Вместе с тягой опускается поводок 7, который через пружину 6 давит на поршень 5, заставляя его опускаться. Опускаясь, поршень давит на бензин, который находится в цилиндре под поршнем. Шариковый клапан при этом плотно закрывается и не выпускает бензин обратно в поплавковую камеру. Под давлением поршня бензин открывает клапан 8 и через нижний жиклер 1 впрыскивается в смесительную камеру 9 карбюратора. Здесь он захватывается потоком воздуха, распыляется, испаряется и поступает в цилиндры двигателя, обеспечивая обогащение горючей смеси и хорошую приемистость двигателя.

Для того, чтобы поршень, надавливая на топливо, не оказывал сопротивление быстрому открытию дроссельной заслонки, усилие от поводка 7 от поршня 5 передается через пружину 6, которая при этом сжимается. Затем, разжимаясь, пружина плавно опускает поршень вниз по мере расхода топлива из цилиндра. Это обеспечивает затяжную подачу бензина в смесительную камеру карбюратора.

В настоящее время на некоторых карбюраторах вместо поршневого насоса применяются насосы диафрагменного (мембранного) типа.

§

Чтобы бензин нормально поступал в поплавковую камеру карбюратора и выходил из нее в смесительные камеры, в поплавковой камере нужно поддерживать атмосферное или близкое к нему давление.

У простейшего карбюратора для этой цели в крышке выполнялось вентиляционное отверстие 3 (рис. 3.4) Но при таком устройстве на качество приготовляемой горючей смеси оказывает влияние техническое состояние воздушного фильтра. В случае его загрязнения происходит непроизвольное обогащение горючей смеси, которое не требуется по условиям работы двигателя.

Для устранения таких последствий у современных карбюраторов поплавковая камера сообщается с атмосферой не напрямую, а через канал – с воздушным патрубком над воздушным фильтром. Крышка же закрывает поплавковую камеру герметично. При таком соединении в поплавковую камеру поступает очищенный в воздухоочистителе воздух, вследствие чего уменьшается загрязнение камеры и особенно топливных жиклеров.

Кроме того, при таком соединении регулировка карбюратора и его работа меньше зависят от типа воздухоочистителя и его состояния, т.к. давление в смесительной и поплавковой камерах при изменении состояния воздухоочистителя изменяется на одну и ту же величину. Такие карбюраторы называются сбалансированными.

На двигателях с большим числом цилиндров в целях создания наиболее благоприятных условий для поступления горючей смеси в каждый цилиндр устанавливают карбюраторы с несколькими смесительными камерами (2 или 4). При этом одна смесительная камера обслуживает питанием одну группу цилиндров, а вторая – другую группу.

Карбюраторы двигателей легковых автомобилей

На двигателях легковых автомобилей устанавливают карбюраторы эмульсионного типа с падающим потоком, обеспечивающим хорошее наполнение цилиндров горючей смесью. Такие карбюраторы могут иметь несколько смесительных камер с параллельным включением. Это позволяет повысить мощность двигателя из-за лучшей дозировки и распределения горючей смеси по цилиндрам.

Широко применяют двухкамерные карбюраторы с последовательным включением смесительных камер. В таких карбюраторах сначала включается в работу одна, так называемая первая (основная) камера, а при увеличении нагрузки подключается другая, вторая (дополнительная) камера.

Рассмотрим работу карбюратора на примере карбюратора ДААЗ — 1107010, который устанавливается на двигателях автомобилей ВАЗ – 2109, 21099 и других.

Карбюратор ДААЗ — 1107010.                                                                                                     (Димитровградский автоагрегатный завод, дочернее предприятие АвтоВАЗа)                                                                                                              Это двухкамерный карбюратор с падающим потоком и последовательным открытием дроссельных заслонок. Последовательность открытия заслонок позволяет условно разделить работу карбюратора на два периода:

  • период работы на обедненной (экономичной) смеси при малых и средних нагрузках двигателя, которые обеспечиваются работой смеседозирующей системы первой камеры
  • период на обогащенной смеси при полных нагрузках двигателя, в процессе совместной работы смеседозирующих устройств обеих камер карбюратора

Карбюратор (рис.3.10) через теплоизолирующую прокладку устанавливается на впускной газопровод с помощью 4 шпилек с гайками.

Карбюратор состоит из 2 базовых деталей: корпуса 17 и крышки 24, в которой имеются входные горловины смесительных камер и колодцы для прохода воздуха к двум главным воздушным жиклерам 2. В горловине первой камеры установлена воздушная заслонка 3, а с боковой стороны крышки крепится пусковое устройство с регулировочным винтом 6, пружиной и мембраной 5 в сборе со штоком. В резьбовом канале крышки крепится электромагнитный клапан 20 и топливный жиклер 21 системы холостого хода. Для подачи в карбюратор топлива и слива его излишков в крышке 24 установлены соответственно патрубки 22 и 23.

Совместно с корпусом 17 отливаются большие диффузоры, в которые вставляются малые диффузоры 19, отлитые заодно с их распылителями. Внутри корпуса размещается поплавковая камера с топливными каналами и установлен распылитель 4 ускорительного насоса. Основная рабочая полость ускорительного насоса размещена в приливе корпуса, к которому крепится крышка с рычагом 12 привода и мембраной 14. Привод ускорительного насоса осуществляется от кулачка 13, установленного на оси дроссельной заслонки 10 первой камеры. К приливу корпуса, образующему рабочую полость с жиклером 15, крепится крышка 16 экономайзера мощностных режимов с мембраной 18, на которой закреплена игла, воздействующая на шариковый клапан.

В корпусе карбюратора установлены также регулировочные винты 7 и 9, соответственно количества и качества горючей смеси при работы двигателя на холостом ходу. Отверстия под регулировочный винт 9 закрывается заглушкой. Для передачи разряжения от карбюратора к вакуумному регулятору распределителя зажигания в корпусе установлен патрубок 8, а для отсоса картерных газов служит патрубок 11.

В первой и во второй смесительных камерах дроссельные заслонки 10 жестко закреплены винтами на осях, связанных с помощью троса с педальным приводом, расположенном в салоне кузова. Воздушная заслонка также с помощью троса соединена с рукояткой управления, расположенной под панелью приборов салона кузова.

К основным свойствам и системам карбюратора относятся: поплавковая камера, система холостого хода, переходные системы, главные дозирующие системы, экономайзер полных нагрузок (эконстат), ускорительный насос, пусковое устройство и система снижения токсичности отработавших газов.

Система холостого хода позволяет корректировать состав горючей смеси в диапазоне малых частот вращения коленчатого вала, а также при переходе двигателя на режимы работы при малых и средних нагрузках.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                           Рис. 3.11 Система холостого хода и переходные системы

На режиме холостого хода дроссельные заслонки 13 первой и 11 второй камер (рис. 3.11) закрыты, разряжения в диффузорах недостаточно для истечения топлива, а разряжение под дроссельной заслонкой первой камеры достигает значительной величины и передается во все каналы системы.

При этом топливо поступает из поплавковой камеры 9 через главный топливный жиклер 12 первой камеры и эмульсионный колодец 5, поднимается по топливному каналу, проходит жиклер 3, смешивается с воздухом, поступающим из жиклера 4, и по эмульсионному каналу 1 выходит в виде эмульсии под регулировочный винт 15 качества смеси. Из щели 14 на пути эмульсии подсасывается воздух из смесительной камеры. Образовавшаяся таким образом обогащенная горючая смесь поступает во впускной газопровод, а затем в цилиндры двигателя.

Количество смеси на холостом ходу регулируется винтом, установленном на рычаге дроссельной заслонки. При завертывании винта дроссельная заслонка приоткрывается. При выключении зажигания отключается электромагнитный клапан 2, игла которого под действием пружины перекрывает топливный жиклер 3 и не допускает работы системы с выключенным зажиганием.

Переходная система второй камеры вступает в работу в начале открытия дроссельной заслонки 11 второй камеры, когда поток воздуха раздваивается и горючая смесь переобедняется. В этом случае могут происходить обратные вспышки в воздушном фильтре. Во избежание этого явления вторую камеру оснащают переходной системой с выходным отверстием 10, обеспечивающим плавный переход с одного режима работы на другой в моменты начала полного открытия дроссельных заслонок обеих камер. Указанная переходная система работает подобно переходной системе с щелевидным отверстием 14 первой камеры, но она питается топливом через жиклер 6 непосредственно из поплавковой камеры 9. При этом топливо смешивается с воздухом, поступающим через жиклер 8, и образовавшаяся эмульсия по каналу 7 направляется под дроссельную заслонку через выходное отверстие 10.

При дальнейшем открытии дроссельной заслонки разряжение в диффузоре 2 камеры возрастает, а у отверстия 10 уменьшается, вследствие чего постепенно вступает в работу главная дозирующая система второй камеры, соединенная каналами с поплавковой камерой.

Поплавковая камера карбюратора сбалансирована, это достигается двумя отверстиями 5 (рис. 3.12), соединяющими поплавковую камеру 9 с воздушным фильтром вследствие чего в них уравновешивается давление и устраняется влияние загрязнения воздушного фильтра на состав горючей смеси.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                        Рис. 3.12 Главная дозирующая система

Если поплавковая камера не сбалансирована, т.е. сообщается непосредственно с атмосферой, то при увеличении сопротивления воздушного фильтра (из-за его загрязненности) возрастает разряжение в диффузоре, и горючая смесь значительно обогащается.

Благодаря двум сообщающимся объемам поплавковой камеры, которые охватывают смесительные камеры с двух сторон, обеспечена надежная подача к ним топлива через фильтр 6 даже при сильных кренах автомобиля. Карбюратор имеет двойной поплавок 10 из эбонита, соединенный с запорным устройством 8, и патрубок 7 с жиклером, перепускающим излишки топлива обратно в топливный бак.

Главные дозирующие системы приготавливают горючую смесь необходимого состава при работе двигателя на режимах с частичными нагрузками и при полном открытии дроссельных заслонок 14 и 11. При этом топливо из поплавковой камеры 9 через жиклеры 13 поступает к эмульсионным колодцам, в которых находятся эмульсионные трубки 12, и смешиваются с воздухом, поступающим из воздушных жиклеров 4. Затем это топливно-воздушная смесь поступает через каналы 3 в распылитель 2, где смешивается с воздухом, проходящим через диффузоры 1 смесительных камер, образуя горючую смесь.

Дозированием количества воздуха, поступающего в эмульсионные колодцы через жиклеры 4, можно получить характеристику карбюратора близкую к оптимальной. Это объясняется тем, что воздух, поступающий в колодцы через жиклеры 4, изменяет разряжение перед жиклерами 13. При этом интенсивность истечения топлива значительно снижается (затормаживается), а отверстия в эмульсионных трубках 12 обеспечивают хорошее эмульсирование топлива. Подбором размеров воздушных жиклеров 4 можно обеспечить такую закономерность изменения разряжения у топливных жиклеров 13, которая позволяет по мере открытия дроссельных заслонок и увеличения разряжения в диффузоре обеднять горючую смесь до необходимых значений коэффициента избытка воздуха.

Количество смеси, поступающей в двигатель, регулируется открытием дроссельных заслонок. При этом дроссельная заслонка 14 первой камеры соединяется механически с дроссельной заслонкой 11 второй камеры таким образом, что, когда первая открыта на 2/3 своего полного открытия, в этот момент начинает открываться заслонка 14 второй камеры. Следовательно, на режимах дросселирования в основном работает первая смесительная камера, обеспечивающая работу двигателя в диапазоне нагрузочных режимов.

Экономайзер мощностных режимов служит для обогащения смеси на мощностных режимах (при больших и полных открытиях дроссельной заслонки), обеспечивая тем самым соответствующий этим режимам состав горючей смеси (рис. 3.13).

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                                                               Рис. 3.13 Экономайзер (эконостат) мощностных режимов

Экономайзер мощностных режимов мембранного типа соединяется каналом 10 с поплавковой камерой, в которой установлены топливные жиклеры 2 и 4. Полость над мембраной 7 соединяется с поддроссельным пространством воздушным каналом 6. Жиклер 9 экономайзера устанавливается в топливном канале 10.Через шариковый канал 8 соединяется внутренняя полость под мембраной и поплавковая камера карбюратора.

При открытии дроссельной заслонки 5 на большой угол разряжение во впускном газопроводе уменьшается и соответственно снижается его воздействие через канал 6 на мембрану 7. Вследствие этого пружина отжимает вправо связанные с ней мембрану 7 и клапан 8. При этом дополнительное количество топлива через жиклер 9 по каналу 10 поступает в главную дозирующую систему, обогащая горючую смесь.

Экономайзер (эконостат) полных нагрузок взаимодействует со второй смесительной камерой и вступает в работу на нагрузочных и скоростных режимах, близких к предельным, при полностью открытых дроссельных заслонках 5 и 1, обогащая горючую смесь для получения максимальной мощности двигателя. При этом топливо поступает через жиклер 3, проходит эмульсионную трубку 11 и по топливному каналу поступает к впрыскивающей трубке 12 эконостата, размещенной выше распылителя главной дозирующей системы.

Ускорительный насос служит для кратковременного обогащения горючей смеси в режиме ускорения (разгона) автомобиля.

Особенностью его устройства является наличие распылителя 1 в каждой смесительной камере (рис. 3.14) . Ускорительный насос – мембранного типа с приводом от кулачка 6, расположенного на оси дроссельной заслонки 7. Производительность насоса не регулируется, а зависит от профиля кулачка 6. При резком открытии дроссельной заслонки 7 кулачок 6 перемещает рычаг 5 и через толкатель 4 нажимает на мембрану 3, преодолевая сопротивление возвратной пружины. Мембрана через колодец ускорительного насоса, шариковый клапан 2 и распылители 1 подает топливо в первую и вторую смесительные камеры, тем самым обогащая горючую смесь. При возвращении мембраны в исходное положение топливо из поплавковой камеры засасывается через обратный шариковый клапан 8 и поступает в рабочую полость ускорительного насоса.

Пусковое устройство обеспечивает приготовление богатой смеси, что способствует быстрому пуску и прогреву холодного двигателя (рис. 3.15). В нем предусмотрены мембранный рычажный механизмы для закрытия воздушной заслонки 7 и прикрытия дроссельной заслонки 15. Особенность этих механизмов заключается в использовании фигурных кромок на рычаге 4.

Наружная фигурная кромка 10 воздействует на промежуточный рычаг 14, связанный с дроссельными заслонками через регулировочный винт 13, фиксируемый скобой 12. При полном закрытии воздушной заслонки 7 дроссельная заслонка 15 первой камеры приоткрывается на 0,8 – 1,5 мм (величина h´). В промежуточных положениях рычага 4 его фигурные кромки 5 и 6 взаимодействуют со штифтом поводка 8 воздушной заслонки и допускают ее открытие на определенный угол. Ручное управление рычагом 4 осуществляется рукояткой из салона кузова посредством тяги 11.

При пуске холодного двигателя рычаг 4 поворачивается против часовой стрелки (вытягиванием рукоятки на себя), при этом образовавшийся зазор между кромками 5 и 6 рычага и поводка 8 позволяет возвратной пружине 9 удерживать воздушную заслонку в закрытом положении. Одновременно с этим из-за значительного разряжения под прикрытой дроссельной заслонкой и в смесительной камере вступают в работу система холостого хода и главная дозирующая система первой камеры, приготовляя богатую горючую смесь.

С увеличением разряжения под дросселем первой камеры мембрана 1 будет воздействовать на шток 3 и принудительно приоткрывать воздушную заслонку. Величину приоткрывания (пускового зазора h равного 2,5 – 3,2 мм) заслонки можно регулировать винтом 2. Величина приоткрывания зависит от ширины паза между кромками 5 и 6 рычага 4 и от положения регулировочного винта 2.

По мере прогрева двигателя рычаг 4 поворачивают по часовой стрелке, при этом с помощью профиля 10 этого рычага дроссельная заслонка приоткрывается на больший угол, а фигурной кромкой 6 полностью открывается воздушная заслонка. Все элементы пускового устройства подобраны таким образом, чтобы воздушная заслонка при пуске и начале прогрева двигателя открывалась и закрывалась автоматически, не допуская чрезмерного обогащения или обеднения горючей смеси.

Система снижения токсичности отработавших газов обеспечивает управление включением и отключением электромагнитного клапана 3 (рис. 3.16) карбюратора 4 при его работе в режиме энономайзера принудительного холостого хода (ЭПХХ). Это происходит, например, при движении автомобиля под уклон или при быстром его торможении, когда резко закрывается дроссельная заслонка 5 при высокой частоте вращения коленчатого вала.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                                Рис. 3.16 Принципиальная схема управления экономайзером принудительного холостого хода (ЭПХХ)

На указанном режиме при помощи электромагнитного клапана прекращается подача топлива в систему холостого хода, что снижает расход топлива и токсичность отработавших газов. Электронный блок управления 2 (ЭБУ) является основным узлом экономайзера принудительного холостого хода и всей системы снижения токсичности, встроенной в карбюратор. Информация к блоку проступает в виде импульсов напряжения по двум каналам: от концевого выключателя 10 о положении дроссельной заслонки и от катушки зажигания 1, связанной с электронным коммутатором 11, о частоте вращения коленчатого вала. Поступающая по обоим каналам информация обрабатывается блоком управления, который в необходимые моменты подает напряжение, достаточное для включения электромагнитного запорного клапан.

Концевой выключатель 10 регулировочного (упорного) винта 8 соединяет пятую клемму электронного блока управления 2 с «массой» автомобиля при закрытой дроссельной заслонке 5.

Принцип работы системы управления электромагнитным клапаном заключается в следующем. Перед пуском двигателя дроссельная заслонка первой камеры карбюратора закрыта. При этом регулировочный винт 8 количества горючей смеси, контактируя с рычагом 6 привода дроссельных заслонок, замыкает электрическую цепь. В результате этого ток поступает с корпуса карбюратора 4 на пятую клемму электронного блока управления 2 и далее через шестую клемму на электромагнитный клапан 3, который открывает топливный жиклер, установленный в канале 9 системы холостого хода. После пуска двигателя и его работы на холостом ходу электромагнитный клапан 3 получает питание от электронного блока управления.

При возрастании частоты вращения коленчатого вала более 1900 об/мин блок управления 2 отключается и не действует на электромагнитный клапан, но в катушку последнего ток поступает, т.к. пятая клемма блока управления не соединяется с «массой».

При резком закрытии дроссельных заслонок, что имеет место при принудительном холостом ходе, рычаг 6 упирается в регулировочный винт 8 и шунтирует пятую клемму на «массу». В этом случае электромагнитный клапан отключается, т.к. на него ток не поступает, его игла перекрывает топливный жиклер холостого хода, прерывая подачу горючей смеси. 

При снижении частоты вращения коленчатого вала до значения 1650 об/мин включается блок управления 2 и на электромагнитный клапан 3 снова подается ток, который открывает топливный жиклер и подает горючую смесь из канала 9. Карбюратор имеет также полость 7 подогрева горючей смеси при выходе ее из системы холостого хода.

§

Управление дроссельными заслонками.                                                                                               Для управления карбюратором в кабине водителя имеется педаль управления 1 (рис. 3.17) с возвратной пружиной и рычагом.

К рычагу при помощи пальца присоединяется трос привода дроссельных заслонок 7. Для регулировки привода имеются регулировочные гайки 6. Трос 7 соединяется с промежуточным рычагом привода 8, установленным на кронштейне 9. Дроссельные заслонки приводятся в действие тягой привода 10. При нажатии на педаль трос 7 поворачивает промежуточный рычаг 8 и тягой 10 привода открывает дроссельные заслонки. Закрываются заслонки возвратной пружиной. На грузовых автомобилях для управления дроссельными заслонками, кроме ножной педали, имеется и ручной привод.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                            Рис. 3.17 Привод управления карбюратором                                                                                                                1 – педаль управления, 2 – подкладка упора педали, 3 – рукоятка управления воздушной заслонкой,                       4 – оболочка тяги, 5 – тяга привода воздушной заслонки, 6 – регулировочные гайки, 7- трос привода дроссельных заслонок, 8 – промежуточный рычаг привода, 9 – кронштейн промежуточного рычага,                          10 – тяга привода дроссельных заслонок

Управление воздушными заслонками.                                                                                                           Воздушные заслонки на всех двигателях имеют ручной привод (рис.3.17). Основными деталями являются рукоятка управления воздушной заслонкой 3, закрепленная на панели приборов в кабине водителя, и тяга 5, присоединенная к рукоятке, и находящаяся внутри оболочки 4. Оболочка закреплена к кронштейне, а тяга присоединена к рычагу управления воздушной заслонкой.

При помощи ручного привода заслонки можно зафиксировать в любом промежуточном положении, так как трение троса об оболочку не позволяет пружинам изменить установленное положение.

Электронные системы впрыскивания топлива.

Применение и принцип работы систем впрыскивания топлива.                                                  Пределом обеднения смеси является неравномерность распределения ее по цилиндрам. В двигателях с карбюраторным питанием неравномерность состава смеси может достигать 10-15%. Этот недостаток может быть устранен применением систем впрыскивания топлива. В этом случае улучшаются равномерность распределения топлива по цилиндрам, газодинамические характеристики впускного тракта, обеспечивается более высокий коэффициент наполнения цилиндров свежей горючей смесью, появляется возможность применения топлива с более низким октановым числом и т.д.

При применении систем впрыска топлива мощность двигателя повышается в среднем на 10-12 %, улучшается топливная экономичность, снижается токсичность отработавших газов.

Система электронного впрыска топлива включает в себя топливный насос с электроприводом и регулятор давления, поддерживающий постоянное давление в системе. Впрыск топлива во впускные каналы цилиндров осуществляется электромагнитными форсунками, время открытия которых зависит от давления во впускной системе двигателя и частоты вращения коленчатого вала

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.НетРабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                    Рис. 3.18. Электромагнитная форсунка                                                                                                                    а – принцип работы, б – схема расположения форсунки на впускном газопроводе (коллекторе)

Принципиальная схема электромагнитной форсунки для впрыска топлива показана на рис. 3.18 а. В корпусе форсунки 1 расположены игольчатый клапан 2, нагруженный усилием мембраны 3, и соленоид 4.

Когда игла клапана прижата к седлу распылителя, поступающее из магистрали 7 топливо проходит через корпус форсунки на слив (через патрубок 9). В соответствии с электрическим сигналом от распределительного устройства 5 соленоид 4 освобождает мембрану 3, в этом случае сливной канал 9 закрывается, а игла клапана 2 под давлением топлива поднимается.

На выходе из сопла форсунки факел топлива 8 получает вращательное движение и впрыскивается в виде широкого конуса. Часть топлива, просочившееся между клапаном и корпусом, удаляется через отверстие 6 в сливную магистраль. Максимальный подъем иглы составляет 0,15…0,17 мм, а продолжительность иглы колеблется в пределах 1,5…6,5 миллисекунд (мс, 1/1000 секунды).

Расположение электромагнитной форсунки показано на рис. 3.18.б Форсунка закрепляется на впускном газопроводе (коллекторе) 13, а ее распыливающий конус 12 при впрыскивании топлива направлен в зону проходного отверстия впускного клапана 10.

Особенностью электронной системы впрыскивания топлива является то, что она функционирует во взаимосвязи с электронным блоком управления, а в качестве главного управляющего параметра для регулирования подачи топлива используется величина расхода воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Количества впрыскиваемого топлива зависит от скорости воздушного потока и его объема во впускном тракте.

Электронная система впрыска топлива является более дорогой в сравнении с карбюраторами, а также система впрыскивания топлива сложнее смеседозирующих систем карбюраторов из-за большого числа прецизионных механических элементов, электрических цепей и электронных устройств и требует более высокой квалификации пользователя в эксплуатации.

Современные система впрыскивания топлива.                                                                                                         В настоящее время широкое распространение получили электронные системы, которые по способу впрыскивания классифицируются на 2 вида: распределенная и центральная.

При распределенном впрыскивании топливо подается в зону впускных клапанов каждого цилиндра отдельной форсункой в определенный момент времени, согласованный с открытием соответствующих впускных клапанов цилиндров (согласованное впрыскивание) или группами форсунок без согласования момента впрыскивания с процессами впуска в каждый цилиндр (несогласованное впрыскивание). Системы распределенного впрыскивания топлива позволяют повысить безотказность впуска, ускорить прогрев и увеличить мощностные показатели двигателя, а также дают возможность применения газодинамического наддува, расширяют возможности применения различных микропроцессорных устройств, а также совершенствование механической системы питания и впускного газопровода.

Механическая часть системы питания с распределенным впрыскиванием топлива и электронным управлением показана на схеме (рис. 3.19). Она включает в себя топливную рампу 3 (пустотелая балка) с выходным штуцером 2 для контрольного манометра давления топлива и штуцерами 6, 7 соответственно для подачи к рампе топлива и слива его излишков, регулятор 5 давления топлива, установленный на рампе, к которой крепятся также электромеханические форсунки 1, бензиновый бак 11 с установленным в нем электробензонасосом 12, топливопроводы 8 и 9, прикрепленные к кузову с помощью скобы 4.

Рампа крепится к головке блока со стороны впускных клапанов, а в ее топливную полость через подающий топливопровод 8 и штуцер 6 включен фильтр 10 тонкой очистки топлива. При этом регулятор 5 через штуцер 7 и сливной топливопровод 9 сообщается с баком 11 через электробензонасос 12.

Для обеспечения устойчивой работы насоса в бак должно быть залито не менее 4,5 л бензина, т.к. в противном случае могут происходить его перегрев и отказы в работе. Рабочее давление топливного насоса составляет 0,3…0,35 МПа, а производительность лежит в пределах 80-85 л/час. К механической части относится также нейтрализатор отработавших газов и система улавливания паров бензина (СУПБ).

При центральном впрыскивании топливо подается одной форсункой, устанавливаемой на участке до разветвления впускного газопровода (коллектора). В этом случае конструкция двигателя не имеет существенных изменений. Система центрального впрыскивания практически взаимозаменяема с карбюратором и может применяться на уже эксплуатируемом двигателе. При центральном впрыскивании по сравнению с карбюратором обеспечиваются большая точность и стабильность дозирования топлива. 

Система центрального впрыскивания применяется на двигателях небольшого рабочего объема (примерно до 1.7 л) и устанавливается на автомобилях не выше среднего потребительского класса.

Система распределенного впрыска топлива « L — Jetronic «.                                                                  В названии этой системы индекс L происходит от немецкого слова Luft – воздух, расход которого принят в качестве главного (командного) параметра при впрыскивании топлива. Автомобили, оборудованные системой подобного типа, обеспечивают выполнение европейских норм на токсичные выбросы и испарения при сохранении высоких ездовых качеств и низкого расхода топлива.

В указанной системе электрический топливный насос 1 (рис. 3.20) подает топливо из бака 3 через фильтры 2 в топливную рампу 4, в которой с помощью стабилизатора 5 поддерживается постоянный перепад давления на входе и выходе топлива из форсунок 13. Стабилизатор перепада давления поддерживает постоянное давление впрыскивания и обеспечивает возврат избыточного топлива обратно в бак. Этим обеспечивается циркуляция топлива в системе и исключается образование паровых пробок. Из рампы топливо поступает к рабочим форсункам, которые подают его в зону проходных отверстий впускных клапанов. Количества впрыскиваемого топлива задается электронным блоком управления (ЭБУ) 6 в зависимости от объема, температуры и давления, поступающего воздуха, частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                    Рис. 3.20 Электронная система впрыскивания топлива «L-Jetronic»            

В процессе работы система впрыскивания ЭБУ взаимодействуем также с датчиком – распределителем 17 системы зажигания (рис. 3.16).   

Объем поступающего воздуха является основным параметром, определяющим дозирование топлива. Воздух поступает в цилиндры через измеритель 8 расхода воздуха (рис. 3.20) и впускной газопровод. Воздушный поток, поступающий в двигатель, отклоняет напорно-измерительную заслонку 7 измерителя расхода воздуха на определенный угол. При этом с помощью потенциометра (Потенциометр — прибор для определения ЭДС и напряжений компенсационным методом ) электрический сигнал, пропорциональный углу поворота заслонки, подается в блок управления, который определяет необходимое количество топлива и выдает импульсы управления моментом подачи топлива.

Электронная схема управления впрыскиванием топлива получает питание от аккумуляторной батареи 19 и начинает работать при включении зажигания и системы впрыскивания выключателем 20 (ключ зажигания).

Независимо от положения впускных клапанов форсунки впрыскивают топливо за 1 или 2 оборота коленчатого вала двигателя. Если впускной клапан в момент впрыскивания топлива форсункой закрыт, топливо накапливается в пространстве перед клапаном и поступает в цилиндр при следующем его открытии одновременно с воздухом.

Регулирование количества поступающего к цилиндрам двигателя воздуха производится дроссельной заслонкой 9, управляемой из салона педалью. В системе предусмотрен регулятор 18 расхода воздуха на холостом ходу, расположенный около дроссельной заслонки. Регулятор обеспечивает дополнительную подачу воздуха при холодном пуске и прогреве двигателя.     

По мере прогрева двигателя начиная с температуры охлаждающей жидкости 50º-70º С регулятор прекращает подачу дополнительного воздуха. После этого при закрытой дроссельной заслонке воздух поступает только через верхний обходной канал, сечение которого можно изменять регулировочным винтом 11, что обеспечивает возможность регулирования частоты вращения коленчатого вала в режиме холостого хода.    

Стабилизатор 5 перепада давления поддерживает постоянное избыточное давление топлива относительно давления воздуха во впускном газопроводе. В этом случае цикловая подача топлива форсункой 13 зависит от времени, в течение которого открыт ее клапан. Следовательно, основной принцип электронного управления впрыскивания топлива заключается в изменении (модуляции) электрического импульса, управляющего форсункой при поддержании постоянного перепада давления топлива.

Длительность импульсов управления временем впрыскивания топлива форсункой корректируется в зависимости от температуры охлаждающей жидкости по информации от датчика 15. Введенный в систему датчик 14 кислорода обеспечивает поддержание необходимого состава горючей смеси.

На режимах полного режима дроссельной заслонки и разгона автомобиля необходимо обогащение горючей смеси, что обеспечивается ЭБУ по информации от датчика 10 положения дроссельной заслонки. При открытии заслонки контактная система датчика выдает импульсы, которые приводят к обогащению смеси в режиме разгона автомобиля.        

В датчике 10 положения дроссельной заслонки предусмотрена контактная пара, от замкнутого или разомкнутого состояния которой зависит отключение или включение топливоподачи в режиме принудительного холостого хода. Подача топлива прекращается при закрытой дроссельной заслонке, когда частота вращения коленчатого вала двигателя выше 1000 об/мин, и возобновляется при снижении частоты вращения до 800 об/мин.

С целью облегчения пуска холодного двигателя в системе предусмотрено дополнительная пусковая форсунка 12, которая представляет собой электромагнитный клапан с вихревым центробежным распылителем.

Продолжительность открытия форсунки зависит от температуры охлаждающей жидкости в двигателе, фиксируемой датчиком 16.    

Система центрального впрыскивания топлива.                                                                                                         Типичным примером такого впрыска является система “Mono-Motronic” (рис. 3.21), которую устанавливают на двигателях небольшого рабочего объема автомобилей обычно малого класса.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                                     Рис. 3.21. Электронная система впрыскивания топлива “Mono-Motronic”:                                                             1 – катушка (катушки) зажигания, 2 – распределитель без контактного электронного зажигания, 3 – смесительная камера, 4 – регулятор холостого хода, 5 – диффузор с датчиком температуры, 6 – электромагнитная форсунка, 7 – регулятор давления топлива, 8 – датчик положения дроссельной заслонки, 9 – возвратный топливный клапан, 10 – топливный фильтр, 11 – емкость с активированным углем для сбора паров бензина (адсорбер), 12 – электрический топливный насос, 13 – электронный блок управления, 14 – разъем для диагностики, 15 – датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, 16 – датчик температуры охлаждающей жидкости, 17 – кислородный датчик

Конструктивно система включает в себя следующие основные устройства: электронный блок управления 13 на базе микропроцессора, смесительную камеру 3 с дроссельной заслонкой и установленным на ней датчиком 8, фиксирующим ее положение, электромагнитную форсунку 6, регулятор 7 давления топлива, электрический топливный насос 12, топливный фильтр 10, датчик 16 температуры охлаждающей жидкости, регулятор 4 частоты вращения в режиме холостого хода.

Действие регулятора частоты вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу основано на изменении положения дроссельной заслонки или перепуска воздуха в обход дроссельной заслонки. После обработки информации от датчика частоты вращения коленчатого вала микропроцессор формирует управляющий сигнал, подаваемый на исполнительное устройство, например, шаговый микроэлектродвигатель, который воздействует на дроссельную заслонку или на клапан обходного канала.

Все системы центрального впрыскивания топлива имеют кислородный датчик 17 («лямбда-зонт»), позволяющий поддерживать в оптимальных соотношениях количество воздуха к топливу, обеспечивая оптимальный состав горючей смеси на всех режимах работы двигателя.

Основными отличительными особенностями данной системы центрального впрыскивания от рассмотренной ранее системы впрыскивания «L-Jetronic» (см. рис. 3.20) являются отсутствие распределенного (отдельно для каждого цилиндра) впрыскивания топлива; процесс топливоподачи происходит с помощью центрального отсека (модуля), в котором установлена одна электромагнитная форсунка 6 (см. рис. 3.21),обеспечивающая впрыскивание топлива; регулировка подачи топливовоздушной смеси дроссельной заслонкой, а также распределение ее по цилиндрам двигателя происходит по принципу работы карбюраторной системы.

В этой системе отсутствует датчик массового расхода воздуха, но в диффузоре 5 установлен датчик поступающего воздуха, которого нет в системе распределенного впрыскивания. Состав и порядок действия остальных устройств центральной системы впрыскивания во многом подобны рассмотренной выше системе распределенного впрыскивания топлива.             

Комплексные системы управления двигателем.                                                                    Автомобили с электронной системой впрыскивания оснащены комплексной системой управления двигателем (КСУД). Такие системы предназначены для выработки оптимального состава рабочей смеси, подачи топлива через форсунки в цилиндры двигателя, а также его своевременного воспламенения. Примерная структурная схема КСУД показана на рис. 3.22

Основным элементом блока управления является микропроцессор, который производит обработку всех данных.                                                                                                                                      Управлением работой двигателя с помощью КСУД достигается более экономичная работа двигателя при повышении его мощностных показателей, а также выполнение норм по токсичности отработавших газов

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                          Рис. 3.22 Примерная структурная схема комплексной системы управления двигателем

На карбюраторах грузовых автомобилей устанавливают ограничители максимальной частоты вращения коленчатого вала. Сущность ограничителя заключается в том, что он перекрывает подачу топлива в карбюратор при достижении двигателем максимально допустимых оборотов. На легковых автомобилях ограничители не устанавливаются, но водитель должен следить за частотой вращения коленчатого вала двигателя по тахометру, не допуская перехода стрелки прибора в красный сектор.

§

Топливо для дизелей

Дизельное топливо должно отвечать следующим требованиям:

  • бесперебойно поступать в цилиндры при любых температурах и обеспечивать легкий пуск двигателя
  • обеспечивать хорошее распыление и смесеобразование в цилиндрах двигателя
  • образовывать минимальное количество нагара и отложений, не вызывать коррозии и коррозийных износов деталей, соприкасающихся с дизельным топливом и продуктами его сгорания.

Для автомобильных двигателей в зависимости от температуры окружающей среды применяется топливо следующих марок:

  • Л (летнее) – при t 0º С и выше
  • З (зимнее) — при t ниже 0º С
  • А (арктическое) — при t до -50º С

На работу двигателя большое влияние оказывают характеристики дизельного топлива:

  • Температура самовоспламенения топлива
  • Вязкость
  • Отсутствие механических примесей и воды

Температура самовоспламенения.                                                                                                              Это температура, до которой необходимо нагреть топливо в смеси с кислородом воздуха, чтобы начался процесс горения. Склонность дизельного топлива к самовоспламенению оценивают цетановым числом. Оптимальным для дизельных топлив является цетановое число, равное 40…50 единицам. Применение топлив с цетановым числом менее 40 приводит к жесткой работе двигателя. Если цетановое число больше 50, то увеличивается удельный расход топлива за счет уменьшения полноты сгорания, т.к. к моменту воспламенения топливо не успевает перемешаться с воздухом во всем объеме камеры сгорания.

Вязкость. Дизельное топливо должно обладать оптимальной вязкостью, поскольку при достаточно высокой вязкости его прокачивание по системе питания может быть затруднено.             Недопустимо использовать топливо и с очень низкой вязкостью, поскольку, при этом ухудшается смазка приборов питания и нарушается дозировка подачи топлива в цилиндры. От вязкости топлива зависит качество распыления и сгорания. 

Механические примеси. Надежность работы топливной аппаратуры и двигателя в целом снижается из-за присутствия механических примесей. Примеси в виде песка и глинозема, попадая на стенки трущихся деталей, оставляют на них риски, царапины, и вызывают ускоренный износ. Они могут вызвать засорение сопел и обрыв распылителя.

Вода. Присутствие воды ухудшаетсмазывающие свойства топлива, нарушает подвижность иглы распылителя, способствует образованию шламов, засоряющих топливопроводы и фильтры. При низких температурах из-за кристаллизации воды в трубопроводах могут образоваться пробки.

Дизельное топливо Л (летнее), З (зимнее) и А (арктическое) имеют цетановое число не менее 45. Срок хранения дизельного топлива – 5 лет со дня изготовления. После транспортировки и перелива топлива в емкости для хранения оно должно отстояться не менее 10 дней, и только после этого им можно заправлять топливные баки автомобилей. Это необходимо для выхода из топлива пузырьков воздуха.

Смесеобразование у дизелей    

Образование горючей смеси у дизелей происходит иначе, чем у карбюраторных. У дизелей при такте впуска в цилиндры поступает воздух, который сжимается в 15-20 раз. За счет повышения давления температура воздуха достигает 600-900 º.

Образование горючей смеси происходит внутри цилиндра, куда топливо впрыскивается форсункой под давлением 16-18 МПа. Это давление значительно превышает давление сжатого в цилиндре воздуха, находящегося в пределах 4-5 МПа. Скорость истечения топлива из форсунки достигает 150-400 м/с (450-1440 км/ч). В результате трения о воздух струя топлива дробится на мелкие капли диаметром 0,002-0,003 мм. Мелко распыленное топливо быстро испаряется и сгорает. Угол конуса распыления зависит в основном от формы и размеров сопла, давления впрыска, вязкости топлива, и давления воздуха в цилиндре. У дизелей смесеобразование происходит за 20-40 ºповорота коленчатого вала и составляет 0,001 – 0,004 с, т.е. в 10-15 раз меньше, чем у карбюраторных двигателей. При таком ограниченном времени однородная качественная смесь может быть получена только при достаточно хорошем распылении и испаряемости топлива.

Для получения горючей смеси, способной быстро и полностью сгорать, нужно, чтобы топливо было распылено на возможно более мелкие частицы. Горение происходит только в присутствии кислорода, поэтому каждая частица топлива должна быть окружена необходимым для полного сгорания количеством кислорода воздуха. Это очень сложный процесс, и для его осуществления приходится наполнять цилиндр гораздо большим количеством воздуха, чем это требуется для полного сгорания топлива. Коэффициент избытка воздуха у дизелей достигает 1,2 – 1,65.

Чтобы уменьшить избыточное количество воздуха и повысить среднее эффективное давление и литровую мощность дизеля, необходимо улучшать смесеобразование. Этого можно добиться следующими мерами:

  • Форму камеры сгорания подобрать такую, чтобы она полнее обеспечивала распыление и перемешивание топливного факела, выходящего из сопел форсунки, с воздухом
  • Создавать в камерах сгорания вихревое движение воздуха для наилучшего обеспечения распыления и перемешивания топлива с воздухом еще до момента самовоспламенения, что способствует более полному сгоранию топлива
  • Путем оптимизации давления впрыска, давления воздуха в камере сгорания, направления выброса струй топлива из сопел форсунки добиваться максимально тонкого распыления топлива, что способствует лучшему испарению и горению топлива
  • За счет конструкции распылителей форсунок и формы камер сгорания добиваться однородного распыления топлива в виде капель примерно одинаковых размеров
  • Дальнобойность выбрасываемых струй из сопел форсунов должна иметь требуемую величину. Дальнобойность топливного факела увеличивается при повышении давления впрыска и уменьшается при возрастании давления в камере сгорания за счет повышения сопротивления газовой среды проникновению частиц топлива

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Рис. 3.23 Виды камер сгорания

При форкамерном процессе топливо впрыскивается в специальную предварительную камеру, связанную с цилиндром несколькими небольшими каналами или отверстиями, ударяется об ее стенки и перемешивается с воздухом. Воспламенившись, смесь поступает в основную камеру сгорания, где и сгорает полностью. Сечение каналов подбирается так, чтобы при ходе поршня вверх (сжатие) и вниз (расширение) между цилиндром и форкамерой возникал большой перепад давления, вызывающий течение газов через отверстия с большой скоростью.

Во время вихрекамерного процесса сгорание также начинается в специальной отдельной камере, только выполненной в виде полого шара. В период такта сжатия воздух по соединительному каналу поступает в предкамеру и интенсивно закручивается (образует вихрь) в ней. Впрыснутое в определенный момент топливо хорошо перемешивается с воздухом.

Таким образом, при разделенной камере сгорания происходит как бы двухступенчатое сгорание топлива. Это снижает нагрузку на поршневую группу, а также делает звук работы двигателя более мягким. Недостатком дизельных двигателей с разделенной камерой сгорания являются: увеличение расхода топлива вследствие потерь из-за увеличенной поверхности камеры сгорания, больших потерь на перетекание воздушного заряда в дополнительную камеру и горящей смеси обратно в цилиндр. Кроме того, ухудшаются пусковые качества.

Дизельные двигатели с неразделенной камерой называют также дизелями с непосредственным впрыском. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, камера сгорания выполнена в днище поршня. До недавнего времени непосредственный впрыск использовался на низкооборотистых дизелях большого объема (проще говоря, на грузовиках). Хотя такие двигатели экономичнее моторов с разделенными камерами сгорания, их применение на небольших дизелях сдерживалось трудностями организации процесса сгорания, а также повышенными шумом и вибрацией, особенно в режиме разгона.

Сейчас благодаря повсеместному внедрению электронного управления процессом дозирования топлива удалось оптимизировать процесс сгорания топливной смеси в дизеле с неразделенной камерой сгорания и существенно снизить шумность. Новые дизельные двигатели разрабатываются только с непосредственным впрыском.

Особенностью работы дизеля является то, что при различных оборотах коленчатого вала количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, почти не меняется, а изменяется количество впрыскиваемого топлива. Из-за этого при малой частоте коленчатого вала воздуха бывает достаточно с избытком, и топливо сгорает полностью. При увеличении частоты вращения коленчатого вала количество топлива, подаваемого в цилиндры, увеличивается, а количество воздуха в цилиндре остается постоянным и даже из-за уменьшения времени на такт впуска несколько уменьшается. В результате уменьшается коэффициент избытка воздуха и ухудшается процесс горения топлива.

Чтобы дизель обладал наилучшими мощностными и экономическими показателями впрыск топлива в цилиндр нужно начинать еще до прихода поршня в ВМТ примерно за 10-20º, считая по обороту коленчатого вала.

Угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до ВМТ в момент начала впрыска топлива, называется углом опережения впрыска топлива.

Если топливо впрыскивается слишком рано, двигатель работает «жестко», а если топливо впрыснуто поздно, то оно будет сгорать уже при такте расширения (рабочий ход). В этом случае потери теплоты в систему охлаждения будут очень большими. Увеличивается потеря теплоты и с обработавшими газами. Все это приводит к уменьшению мощности и экономичности двигателя.

Чтобы форсунка впрыскивала топливо с требуемым опережением, ТНВД должен подавать топливо еще раньше. Это вызвано необходимостью иметь некоторое время на нагнетание топлива от насоса к форсунке.

Угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до ВМТ в момент начала подачи топлива из топливного насоса, называется углом опережения подачи топлива.

§

Во время работы двигателя топливо из топливного бака 12 засасывается топливоподкачивающим насосом 10 через фильтр грубой очистки 11, где отделяются крупные механические примеси.        Далее оно нагнетается подкачивающим насосом через фильтр 9 тонкой очистки в топливный насос 7 высокого давления. Последний подает топливо через топливопровод 6 под большим давлением к форсункам 4, которые впрыскивают его в распыленном состоянии в камеру сгорания. В топливный насос подается избыточное количество топлива. Излишки топлива отводятся из топливного насоса по топливопроводу 15 во впускную часть подкачивающего насоса через перепускной клапан.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
Рис. 3.24.  Схема системы питания 4-х цилиндрового дизеля:                                                1- воздушный фильтр, 2 – турбокомпрессор, 3 – глушитель, 4 – форсунка, 5 – впускной трубопровод, 6 – топливопровод высокого давления, 7 – ТНВД, 8 – топливопровод низкого давления, 9 – фильтр тонкой очистки топлива, 10 – подкачивающий насос низкого давления, 11 – фильтр грубой очистки топлива, 12 – топливный бак, 13 – поршень, 14 – впускной клапана, 15 – топливопровод перепуска излишнего топлива, К – компрессор, Т – турбина
 

На схеме подкачивающий насос вынесен для упрощения понимания, на дизелях подкачивающий насос является узлом ТНВД

Воздух, поступающий в цилиндры двигателя, проходит вначале предварительную очистку в воздушном фильтре 1, а затем нагнетается под давлением турбокомпрессором 2. Отработавшие газы выходят из цилиндров через выпускной трубопровод 5 и глушитель 3.

Устройство узлов питания дизелей

3.2.4.1. Топливный бак                                                                                                                                Топливный бак состоит из двух штампованных сварных половин из листовой стали. Внутри бака вварены перегородки 7, придающие ему необходимую жесткость. В нижней части перегородок имеются вырезы для прохождения топлива в отсеки. В верхнюю часть бака вварена горловина для заливки топлива.

В верхнюю часть основного бака вмонтированы поплавковый датчик 1 электрического указателя уровня топлива и расходный кран 3 с фильтром 4. Бак оборудован крышкой, подобной радиаторной, с двумя клапанами и прокладкой, обеспечивающей его герметичность.

3.2.4.2. Воздушный фильтр                                                                                                                               При использовании воздушных фильтров уменьшается износ деталей цилиндро-поршневой группы в несколько раз, т.к. фильтры отчищают воздух от пыли, в которой содержатся твердые частицы.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                              Рис. 3.26. Воздушный фильтр сухого типа:                                                                                                                             1 – воздухозаборник, 2 – распорная пружина, 3 – фильтрующий элемент, 4 – уплотнитель, 5 – крышка, 6 – винт, 7 – защелка, 8 – корпус, 9 – патрубок отсоса пыли, 10 – воздухопровод, 11 – кронштейн, 12 – шплинт дренажного отверстия, 13 – соединительный патрубок, 14 – хомут, 15 – установочная метка

Воздух проходит через бумажные фильтрующие элементы и очищенным поступает в выходной патрубок и далее в турбокомпрессор . Засоренность воздушного фильтра определяется индикатором, который соединен трубкой с выходным патрубком воздушного фильтра.

3.2.4.3. Турбокомпрессор (турбонаддув)                                                                                                                   Мощность дизеля можно повысить, подавая в цилиндры воздух предварительно сжатый в компрессоре (наддувом). Если в цилиндры подано больше воздуха, то можно подать больше топливо, которое полностью сгорит и выделит больше энергии.

Турбокомпрессор используют для нагнетания воздуха под давлением в цилиндры двигателя. Он состоит из корпуса 3 (рис. 3.27) и колес 1 и 4 соответственно центробежного компрессора и газовой турбины, которые жестко закреплены на общем валу 2. Отработавшие газы по выпускному трубопроводу 5 попадают в камеру газовой турбины и направляются на лопатки рабочего колеса 4 турбины, заставляя его вращаться вместе с валом 2.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
 
Рис. 3.27. Схема работы турбокомпрессора:                                     1 – колесо компрессора, 2 – вал турбокомпрессора, 3 – корпус, 4 – колесо турбины, 5 – выпускной трубопровод, 6 – выпускной клапан, 7 – цилиндр, 8 – поршень, 9 – впускной клапан, 10 – впускной трубопровод
 

Далее отработавшие газы выбрасываются в атмосферу через выпускную трубу. Закрепленное на валу колесо 1 компрессора, вращаясь, засасывает воздух из атмосферы через воздухоочиститель и под избыточным давлением 0,05 – 0.06 МПа нагнетает его по впускному трубопроводу 10 в цилиндры двигателя, увеличивая наполнение их воздухом.

Колеса турбины и компрессора вращаются с большой скоростью (частота вращения примерно 36000 об/мин).

3.2.4.4. Глушитель                                                                                                                                  Глушитель 3 необходим для снижения шума при выпуске отработавших газов и гашения искр. Внутри корпуса расположена труба, соединенная с корпусом перегородками, которые образуют 3 резонансные камеры. Эффект глушения шума достигается за счет движения потока газов через резонансные камеры.

3.2.4.5. Фильтр грубой очистки топлива                                                                                          Очищает топливо от крупных механических примесей. Фильтр имеет сетчатый фильтрующий элемент 7 (рис. 3.28), состоящий из отражателя и латунной сетки с ячейками размером 0,09 мм.

Фильтрующий элемент смонтирован на резьбовой втулке, которая ввернута в корпус 2 и прижимает к нему распределитель 4 потока топлива, имеющий 8 равномерно расположенных по окружности отверстий.

Во время работы двигателя топливо подводится в фильтр через трубку 1 и отверстия распределителя 4. Затем оно стекает вниз через кольцевую щель между отражателем и стенкой стакана. Часть топлива по инерции попадает под успокоитель 8, где оседают крупные механические примеси и вода, находящаяся в топливе. Через центральное отверстие успокоителя топливо поднимается вверх к сетке фильтрующего элемента. Пройдя через сетчатый элемент, оно очищается от мелких механических примесей и поступает через центральное отверстие корпуса к отводящей трубке 3.

3.2.4.6. Фильтр тонкой очистки топлива                                                                                           Очищает топливо от мельчайших механических частиц и воды.

Фильтрующий элемент включает в себя две секции: наружную и внутреннюю (рис. 3.29). Внутренняя секция считается как бы предохранительной: при разрыве шторы наружной секции механические примеси будут задерживаться во внутренней секции. Каждая секция фильтрующего элемента – цилиндрический картонный каркас, заключенный в жестяные крышки. Каркас имеет отверстие для прохода топлива. Внутри него размещены фильтрующие шторы, изготовленные из специальной бумаги и свернутые в многогранную винтовую гармошку.

Для штор наружной секции применяют бумагу с порами больших размеров, чем для внутренней. Поток топлива под давлением подкачивающего насоса входит через отверстие А в корпус фильтра, а затем проходит последовательно через отверстие каркаса и фильтрующих штор. Очищенное от мельчайших примесей топливо через отверстие Б направляется по топливопроводу низкого давления в топливный насос высокого давления.

В нижней части корпуса предусмотрено отверстие, закрытое пробкой 13, для слива из фильтра загрязненного топлива и попавшей с топливом воды. На крышке корпуса установлен продувочный вентиль 12, который служит для выпуска воздуха, попавшего в топливную систему двигателя.                                                               

3.2.4.7. Насос низкого давления (топливоподкачивающий насос дизеля)                                             На топливном насосе высокого давления устанавливают подкачивающий насос низкого давления, который обеспечивает необходимую подачу топлива в его подводящий канал.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                       Рис. 3.30. Насос низкого давления:                                                                                                                    1 – корпус, 2 – нагнетательный клапан, 3,7 – штуцеры отвода и подвода топлива, 4 – нажимная пружина, 5 – цилиндр насоса ручной подкачки, 6 – впускной клапан, 8,13 – поршни, 9 – толкатель, 10 – эксцентрик (кулачок) вала ТНВД, 11 – рукоятка ручной подкачки, 12 – головка цилиндра, 14 – шток

Топливо перекачивается насосом за 2 хода поршня. При вращении вала топливного насоса эксцентрик 10 (рис. 3.30) отходит от толкателя 9 и поршень 8 перемещается под действием пружины 4 вниз. Топливо, находящееся под поршнем, вытесняется в нагнетательный топливопровод через штуцер 3 и проходит через фильтр тонкой очистки в топливный насос. В надпоршневом пространстве в это время действует разряжение, вследствие чего, топливо поступает в насос через открывшийся впускной клапан 6 из топливного бака.

При дальнейшем вращении вала эксцентрик набегает на толкатель, и поршень перемещается вверх, сжимая пружину 4. Под действием давления поршня и топлива впускной клапан 6 закрывается, а нагнетательный клапан 2 открывается, и топливо из надпоршневого пространства перетекает под поршень. После этого вспомогательного хода поршня процесс повторяется.

На корпусе подкачивающего насоса над впускным клапаном установлен насос ручной подкачки топлива. Он служит для заполнения системы топливом и удаления из него воздуха перед пуском двигателя. При перемещении рукоятки 11 с поршнем 13 вверх под действием разряжения, образующегося в цилиндре 5, открывается впускной клапан 6 и топливо заполняет пространство под поршнем. При движении рукоятки с поршнем вниз под давлением топлива впускной клапан закрывается, а нагнетательный клапан 2 открывается, и топливо поступает по нагнетательному трубопроводу к топливному насосу.

3.2.4.8. Насос высокого давления (ТНВД)                                                                                             ТНВД предназначен для точного дозирования топлива в соответствии с режимом работы двигателя и обеспечения его подачи в определенные моменты рабочего цикла к форсункам в соответствии с порядком работы цилиндров.

Устройства, входящие в состав ТНВД, можно разделить на следующие группы:

  • Устройства топливоподачи
  • Устройства регулирования
  • Дополнительные регулирующие устройства

По конструкции ТНВД выполняют рядными или V – образными, это зависит от компоновки двигателя. ТНВД состоит из одинаковых секций, их количество соответствует количеству цилиндров двигателя. Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                                        Рис. 3.31. ТНВД двигателя КамАЗ 740 (продольный разрез):                                                                     1 – задняя крышка регулятора, 2,3 – ведущая и промежуточная шестерни регулятора частоты вращения, 4 – ведомая шестерня с державкой грузов, 5 – ось груза, 6 – груз, 7 – муфта груза, 8 – палец рычага, 9 – корректор, 10 – рычаг пружины регулятора, 11 – рейка, 12 – втулка рейки, 13 – редукционный клапан, 14 – пробка рейки, 15 – муфта опережения впрыска топлива, 16 – кулачковый вал

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                                                                                                     
 
Рис. 3.32. ТНВД двигателя КамАЗ 740 (поперечный разрез)   
 
Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
Рис. 3.33. Секция ТНВД КамАЗ 740:                                                                        А – полость нагнетания топливного насоса, Б – полость отсечки, 1 – корпус насоса, 2 – толкатель секции, 3 – пята толкателя, 4 – пружина, 5 – плунжер, 6 – втулка плунжера, 7 – нагнетательный клапан, 8 – штуцер, 9 – корпус секции, 10 – отсечная кромка винтовой канавки плунжера, 11 – рейка, 12 – поворотная втулка плунжера
 

Насос плунжерного типа, с V – образным расположением секций, установлен в развале блока цилиндров. Он состоит из корпуса, кулачкового вала, восьми секций, регулятора частоты вращения коленчатого вала двигателя и муфты опережения впрыска топлива.

Устройства топливоподачи.                                                                                                                              В корпусе насоса выполнены впускной и отсечной топливные каналы (рис. 3.34), в нижней части корпуса установлен кулачковый вал. Количество кулачков вала соответствует числу секций насоса, а их взаимное расположение – порядку чередования подач секциями. При вращении кулачкового вала усилие передается на роликовый толкатель и через пяту толкателя – на плунжер секции.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                             Рис. 3.34. Расположение топливных каналов в корпусе ТНВД

Каждая секция (рис. 3.33) состоит из корпуса 9, втулки плунжера 5, нагнетательного клапана 7, прижатого через уплотнительную прокладку к втулке плунжера штуцера 8, и поворотной втулки 12. Плунжер совершает возвратно-поступательные движения под действием кулачка вала и пружины 4. Поворот плунжера 5 относительно втулки 6 для изменения количества подаваемого топлива осуществляется рейкой 11 топливного насоса через поворотную втулку 12.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет     Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.НетРабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет   Рис. 3.35. Секция ТНВД

Топливо под действием топливоподкачивающего насоса поступает в полость А (рис. 3.33) и далее через входное отверстие во втулке плунжера 6 в надплунжерное пространство. При движении плунжера вверх и перекрытии входного отверстия втулки его верхней кромкой топливо подвергается сжатию вследствие чего, открывается нагнетательный клапан 7 и топливо поступает в топливопровод высокого давления к форсунке через отверстие в штуцере 8. Дальнейшее движение плунжера вверх приводит к росту давления в топливопроводе, и по достижению величины 18 000 500 кПа происходит впрыск топлива форсункой в камеру сгорания. Минимальный зазор между втулкой и плунжером составляет порядка 1 микрометра.

В момент открытия выходного отверстия во втулке отсечной винтовой кромкой 10 плунжера давление над плунжером резко уменьшается, и нагнетательный клапан 7 закрывается, что приводит к резкому падению давления в топливопроводе. Вследствие этого игла распылителя форсунки совершает быструю посадку в седло и резкую отсечку подачи топлива в цилиндр.

При движении плунжера 5 (рис. 3.33) вниз под действием пружины 4 полость над ним заполняется топливом и процесс повторяется.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет

Рис. 3.36. Схема работы плунжерной пары

Изменение количества топлива, подаваемого секцией за один цикл, происходит в результате поворота плунжера зубчатой рейкой (рис. 3.37).

При различных углах поворота плунжера, благодаря винтовой кромке, смещаются моменты открытия выпускного отверстия. При этом, чем позднее открывается выпускное отверстие, тем большее количество топлива может быть подано к форсункам.

Устройства регулирования.                                                                                                                              К ним относятся муфта опережения впрыскивания топлива и регуляторы частоты вращения коленчатого вала.

Муфта опережения впрыска топлива (муфта ОВТ) автоматически изменяет начало впрыска топлива в цилиндры в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Применение муфты обеспечивает полноту сгорания за счет увеличения угла опережения впрыска, оптимальное для рабочего процесса начало подачи топлива во всем диапазоне скоростного режима, вследствие чего достигается экономичность при различных скоростных режимах работы двигателя. Муфта опережения вступает в работу при резком увеличении числа оборотов, по назначению аналогична ускорительному насосу карбюратора.

Привод муфты ОВТ: ведомая полумуфта 2 (рис. 3.38) привода муфты ОВТ приводится в действие карданным валом в цепочке привода кулачкового вала ТНВД от коленчатого вала двигателя.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                                                                    Рис. 3.38. Привод автоматической муфты опережения впрыска топлива                                                          1 — автоматическая муфта опережения впрыска, 2 – ведомая полумуфта привода, 3 – передний фланец ведомой полумуфты привода, 4 – болт, 5 – задний фланец ведущей полумуфты привода, А, Б, В – метки на корпусе ТНВД, на муфте опережения впрыска и на заднем фланце ведущей полумуфты привода соответственно

Для правильной установки топливного насоса и его привода, а также для проведения регулировок и проверок на заднем фланце соединительной полумуфты, муфте ОВТ и корпусе насоса имеются метки А,Б,В.

Устройство муфты ОВТ. Автоматическая муфта опережения впрыска (рис. 3.39) устанавливается на носке кулачкового вала насоса высокого давления на шпонке. Она состоит из двух полумуфт: ведущей и ведомой. На ведомую полумуфту навернут корпус, объединяющий детали муфты. Полумуфты распираются пружинами, которые воздействуют на них через пальцы. Пальцы установлены в ведомой полумуфте и на них свободно надеты грузы. В профильные вырезы грузов под действием пружин упираются пальцы, закрепленные в ведущей полумуфте. Таким образом, полумуфты оказываются связанными между собой.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет

Рис. 3.39. Автоматическая муфта изменения угла опережения впрыска:

а – конструкция, б – детали, 1 – ведомая полумуфта, 2 – ось груза, 3 – уплотнительное кольцо, 4 – пружина, 5 – ведущая полумуфта, 6 – винт, 7 – втулка ведущей полумуфты, 8,12 – самоподвижные сальник, 9 – гайка крепления муфты, 10 – ступица ведомой полумуфты, 11 – шип, 13 – корпус, 14 – палец ведущей полумуфты, 15 – груз, 16 – пружинная шайба, 17 – шпонка, 18 – кулачковый вал топливного насоса, 19 – проставка, А – криволинейная поверхность груза

При малой частоте вращения коленчатого вала грузы находятся в сведенном состоянии и ведомая полумуфта занимает определенное положение относительно ведущей. Как только частота вращения коленчатого вала начинает превышать 1000 об/мин, возникающие центробежные силы грузов становятся больше усилия предварительного сжатия пружин.

Вследствие этого грузы начинают расходиться, сжимая пружины и поворачивая ведомую полумуфту относительно ведущей по направлению вращения. Это приводит к более раннему впрыску топлива, т. е. к увеличению угла опережения впрыска.

С понижением частоты вращения вала двигателя уменьшается центробежная сила грузов муфты, и они сходятся под действием пружин. При этом происходит поворот ведомой полумуфты, а вместе с ней и кулачкового вала насоса в направлении, противоположном направлению вращения вала насоса. Угол опережения впрыска топлива уменьшается.

Всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала двигателя установлен на насосе высокого давления и приводится в действие от кулачкового вала. Его работа основана, как и в автоматической муфте, на использовании центробежных сил и протекает следующим образом. Например, при заданном положении педали управления подачи топлива и возникновении дополнительного сопротивления движению (на подъеме) частота вращения коленчатого вала двигателя будет уменьшаться, и скорость автомобиля падать. Чтобы ее поддержать на заданном уровне, необходимо повысить крутящий момент двигателя. Это может быть достигнуто увеличением количества топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя. Всережимный регулятор воспринимает снижение частоты вращения коленчатого вала и автоматически увеличивает подачу топлива насосом высокого давления, благодаря чему скорость автомобиля восстанавливается до заданного значения.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                                                                 Рис. 3.40. Всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала:                                              1 – кулачковый вал, 2 – кулиса, 3 – ось пяты, 4 – упорный подшипник, 5 – муфта, 6,7 – шестерни, 8- крестовина грузов, 9 – грузы, 10 – рычаг рейки, 11 – пружина, 12,22 – рычаги, 13 – тяга, 14 – рейка, 15 – болт ограничения максимального скоростного режима, 16 – рычаг управления, 17 – винт регулировки минимальных оборотов холостого хода, 18 – двуплечный рычаг, 19 – винт двуплечного рычага, 20 – винт буферной пружины, 21 – винт регулировки подачи топлива, 23 – корректор, 24 – рычаг выключения подачи, 25 – регулировочный винт

Аналогичным образом всережимный регулятор изменяет подачу топлива при уменьшении нагрузки на двигатель. Только в этом случае управляющее воздействие регулятора сводится к уменьшению количества впрыскиваемого топлива. В результате при снижении нагрузки на двигатель происходит уменьшение скорости движения и доведение ее до заданного уровня.

Таким образом, всережимный регулятор изменяет подачу топлива при изменении нагрузки двигателя и обеспечивает любой установленный скоростной режим от 500 до 2100 об/мин коленчатого вала.

Регулятор приводится в действие от кулачкового вала 1 (рис. 3.40) ТНВД через шестерни 6 и 7. Шестерня 7 установлена на оси муфты 5. На крестовине 8 установлены грузы 9. Муфта 5 через упорный подшипник 4 пятой действует через ось 3 на рычаг рейки 10.

При вращении валика крестовины 8 грузы 9 расходятся под действием центробежных сил и отжимают муфту 5, которая через упорный подшипник 4 и ось 3 пяты поворачивает рычаг 22. На одном валу с рычагом 22 расположен рычаг 18, связанный через пружину 11 с рычагом 12. На ось 3 пяты надет рычаг 10 рейки, один конец которого соединен с кулисой 2, а другой, при помощи тяги 13 — с рейкой 14 топливного насоса.

Если нагрузка на двигатель уменьшается, а подача топлива в цилиндр неизменна, то, естественно, частота вращения коленчатого вала должна увеличиться. При этом грузы 9 регулятора разойдутся и через систему рычагов переместят рейку 14 в сторону уменьшения подачи топлива. Это будет продолжаться до тех пор, пока центробежные силы грузов не уравновесятся силой пружины 11.

Если нагрузка на двигатель увеличится при неизменной подаче топлива, то частота вращения коленчатого вала уменьшается, грузы регулятора под действием пружины 11 сходятся и через систему рычагов воздействуют на рейку насоса, обеспечивая увеличение подачи топлива. Необходимый скоростной режим работы двигателя устанавливается рычагом 16, связанным при помощи тяг с педалью управления топливным насосом в кабине водителя.

При нажатии на педаль рычаг 16 поворачивается на некоторый угол влево, натяжение пружины 11 увеличивается и рейка под действием пружины перемещается в сторону увеличения подачи топлива. Частота вращения коленчатого вала при этом увеличивается до тех пор, пока центробежная сила грузов не уравновесит силу натяжения пружины.

Форсунка

Форсунки обеспечивают впрыск мелкораспыленного топлива под определенным давлением в камеры сгорания и четкую отсечку подачи в конце впрыскивания. Давление впрыска топлива находится в пределах 16-20 МПа.

На дизелях применяют форсунки нескольких типов: открытые и закрытые, с распылителем, имеющим одно, два или несколько распыляющих отверстий (сопел). Сопла располагаются под определенными углами, обеспечивающими тонкое распыление топлива.

Закрытыми называются форсунки с распыляющими отверстиями, закрытыми при помощи иглы. Эти отверстия открываются только в момент впрыскивания топлива в камеры сгорания. В настоящее время большинство дизелей имеет распылители форсунок с гидравлически управляемой иглой. Диаметр распыляющих отверстий 0,34 мм.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                    Рис. 3.41. Форсунка:                                                                                                                                             1 – корпус, 2 – фильтр форсунки, 3 – уплотнительное кольцо, 4 – тарелка, 5 – пружина, 6 – проставка, 7 – корпус распылителя форсунки, 8 – гайка распылителя, 9 – игла, 10 – регулировочный винт, 11 – контргайка регулировочного винта

Форсунка состоит из корпуса 1 (рис. 3.41) с фильтрующим элементом 2 и пружины 5. Сверху пружина упирается в опорную тарелку 4, а снизу, через вкладыш, действует на иглу 9. Пружина находится в предварительно сжатом состоянии. Давление пружины регулируется винтом 10. Регулировочный винт удерживается от самопроизвольного вращения контргайкой 11. Регулировочный винт имеет дренажный канал для слива, просочившегося из корпуса распылителя 7 топлива, которое сливается обратно в топливный бак. Распылитель 7 имеет два распыляющих отверстия (сопла), которые закрываются иглой 9. Корпус распылителя вместе с иглой и проставкой 6 крепятся к корпусу форсунки накидной гайкой 8. Проставка и корпус иглы фиксируются в одном положении специальными штифтами. Форсунка устанавливается в гнезде головки цилиндра и закрепляется скобой.

Корпус распылителя 7 и игла 9 изготавливаются из легированной стали, тщательно обрабатываются и имеют большую твердость рабочих поверхностей, что необходимо для работы в условиях повышенных температур и давления.

Корпус и иглу при ремонте меняют комплектно.

Топливо к форсунке подается из ТНВД через канал внутрь корпуса распылителя, давление внутри которого возрастает. Это давление передается на заплечики иглы. Когда давление достигает величины 19 МПа, игла, преодолевая сопротивление пружины 5, поднимается, открывая распыляющие отверстия, через которые топливо впрыскивается в камеру сгорания цилиндра в мелкораспыленном виде.

Устройство и работа форсунок различных дизелей принципиально одинаковы при возможных конструктивных различиях.

§

Газообразное топливо экономически и технически выгоднее бензинового – по стоимости (в 1,5 – 2 раза), из-за более полного сгорания газов в цилиндрах срок замены моторного масла увеличен (35 – 50 %). Кроме того, из-за отсутствия конденсации газового топлива и смыва масла со стенок цилиндров, срок службы двигателя значительно увеличивается. Также газообразное топливо обеспечивает более высокое октановое число, что позволяет значительно увеличить степень сжатия и увеличить мощность и экономичность двигателя. Продукты сгорания двигателей, работающих на газе, содержат значительно меньше токсичных веществ и не имеют ядовитых соединений свинца.

Для газобаллонных автомобилей использование сжиженного газа предпочтительней, чем сжатого, так как там невысокое значение объемной теплоты сгорания сжатого газа по сравнению с сжиженным не позволяет обеспечить хранение на автомобиле достаточного кол-ва газа даже при высоком давлении – запас хода автомобилей на сжатом газе примерно в двое меньше, чем у автомобилей на сжиженном, баллоны которого к тому же имеют значительную массу.

В газобаллонных автомобилей, работающих на сжиженном газе имеется газовая и бензиновая система питания. Газовая система питания является основной и предназначена для обеспечения транспортной работы. Она обеспечивает запас хода, равный 375… 420 км. В закрепленных на рамах этих автомобилей баллонов газ находится одновременно в двух агрегатных состояниях – жидком и газообразном. Особенность газовой аппаратуры заключается в том, что рабочее давление зависит не от объема газа в баллоне, а от его компонентного состава и температуры наружного воздуха. Резервная бензиновая система питания предназначена для пуска двигателя в холодное время года и передвижение автомобиля на небольшие расстояния в случае полного расходования газа или отказа газового оборудования. При этом мощность двигателя значительно уменьшается.

Устройство и работа системы питания на сжиженном газе.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Рис. 3.42а

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет    Рис. 3.42 б

Сжиженный газ содержится в баллоне 15 (рис. 88). Газ из баллона по трубкам через расходный вентиль 14 , электромагнитный клапан-фильтр 13, испаритель 12 и газовый фильтр 8 поступает к редуктору 6. Редуктор снижает давление газа до рабочего и подает его через соответствующие трубопроводы в газовый смеситель 10. Через воздушный патрубок 25в газовый смеситель поступает воздух. Воздух вместе с поступившим в смеситель газом образует газовоздушную смесь, которая отводится через впускную трубу 1 в цилиндры двигателя.

Рефераты:  Сестринская помощь в неврологии - Городская больница №7

Редуктор низкого давленияслужит для снижения давления газа до значения, близкого к атмосферному. Редуктор также препятствует поступлению газа к смесителю при неработающем двигателе.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Рис. 3.43

Редуктор – двухступенчатый, мембранно-рычажного типа. Принцип действия 1 и 2 ступеней редуктора (рис.89) одинаков.

Каждая ступень имеет клапан 8 или 12, резино-тканевую мембрану 1 или 11, коленчатый рычаг 7 или 9, шарнирно соединяющий мембрану с клапаном, и пружину 2 или 10.

При неработающем двигателе и закрытом расходном вентиле в баллоне сжиженного газа давление в полости первой ступени I равно атмосферному, и клапан первой ступени находится в открытом положении под действием усилия пружины 10, мембраны 11 и двуплечего рычага 9.

При открытом расходном вентиле 14 и включенном электромагнитном клапане 13, газ поступает в полость первой ступени I редуктора. Давление газа действует на мембрану 11, которая, преодолевая усилие пружины 10, прогибается и через двуплечный рычаг 9 закрывает клапан 12. Давление газа в полости первой ступени регулируется изменением усилия пружины с помощью гайки в пределах 0,16… 0,18 МПа. Контролируют это давление по дистанционному электрического манометру, установленному в кабине, соединенному с датчиком, размещенном на редукторе.

Клапан 8 второй ступени (II) редуктора при неработающем двигателе находится в закрытом положении и плотно прижат к седлу конической и цилиндрической пружинами через двуплечный рычаг.

При пуске двигателя и его работе на средних нагрузках под дроссельной заслонкой 5 газового смесителя создается вакуум (разряжение), который передается из впускного трубопровода в вакуумную полость Б. В результате действия вакуума мембрана 1 прогибается вниз и сжимает коническую пружину 3, тем самым разряжая клапан 8 второй ступени. В результате этот клапан под давлением газа из первой ступени открывается, преодолевая усилие цилиндрической пружины 10 мембраны 11. Газ заполняет полость второй ступени и поступает в смеситель по трубопроводу 6.

На максимальной нагрузке при полном открытии дроссельной заслонки 5 в действие вступает экономайзер В. При этом разряжение из смесителя передается в полость экономайзера, его клапан открывается и увеличивается подача газа по трубопроводам 4 и 6, газоподводящая смесь обогащается и повышается мощность двигателя.

Газовый смеситель служит для приготовления газовоздушной смеси в газобаллонных автомобилях при работе на сжиженном газе.                                                                                              Для маневрирования в гараже и передвижении на короткое расстояние в случае отсутствия газа допускается кратковременная работа на бензино-воздушной смеси. В этом случае, в переходник 26 (рис. 3.42 а) газового смесителя поступает бензино-воздушная смесь из однокамерного карбюратора 11 резервной системы питания (рис. 3.42 б). В этот карбюратор поступают воздух и бензин, подаваемый бензонасосом 28 из бака 30 резервной системы питания через фильтр 29.

Бензиновый карбюратор  — однокамерный, беспоплавковый, мембранного типа. При помощи мембраны регулируется поступление топлива в карбюратор и поддерживается определенный уровень топлива в распылителе. Для предпускового обогащения горючей смеси мембрану можно принудительно прогнуть, нажав вручную кнопку утопителя.

Баллон для сжиженного газа изготавливают из стали (рис.3.42 а). На баллоне размещают расходный жидкостный, паровой и наполнительный вентили и предохранительный клапан, а также устанавливают датчик указателя уровня сжиженного газа.

Испаритель сжиженного газа предназначен для преобразования газового топлива из жидкого в газообразное. Алюминиевый корпус испарителя (рис.3.42 а) состоит из 2 частей. Внутренние полости обогреваются жидкостью из системы охлаждения двигателя, которая подогревает проходящий по змеевику 25 газ.

Электромагнитный клапан – фильтр13 (рис.3.42 в) закреплен на передней стенке кабины. Клапан – фильтр состоит из корпуса, электромагнита 17 с клапаном 18, фильтрующего элемента 16, подводящего отводящего газ штуцеров 19. При выключенном зажигании клапан под действием пружины закрыт и не пропускает газ в редуктор. При включении зажигания клапан под действием электромагнита открывается, и очищенный от механических примесей газ, поступает через испаритель в редуктор и далее в смеситель.

Основные требования техники безопасности и пожарной безопасности.
Заправка баллонов сжатым или сжиженным газом разрешена только на специальных газонаполнительных станциях, требования:

  • Обязательная герметичность соединений заправочного шланга и вентиля баллона.
  • Контроль максимального наполнения баллона газом при помощи вентиля максимального уровня газа, появление белого облака газа говорит о максимальной заполненности баллона.
  • Строго горизонтальная установка газобаллонного автомобиля при заправке, во избежание чрезмерного или недозаполнения баллона сжиженным газом.
  • Сжатым газом заполняют автомобили при неработающем двигателе.

§

Основные сведения по электротехнике

Электричество — это один из видов энергии, широко применяемых на современных автомобилях и др. технике.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                              Рис. 4.1. Принципиальная схема электрооборудования автомобиля

Электрическая энергия на современных автомобилях применяется для пуска двигателя (стартером), зажигания горючей смеси (карбюраторных двигателей), звуковой и световой сигнализации, освещения пути движения и кабины, питания контрольно-измерительных приборов и вспомогательного оборудования (рис. 4.1).

Приборы, вырабатывающие электрическую энергию, называются источниками электрического тока, а потребляющие ее, — потребителями.

Источники тока — генератор и аккумуляторная батарея.

Потребители тока — стартер, приборы сигнализации и освещения, контрольно-измерительные приборы.

Источники электрического тока преобразуют механическую и химическую энергию в электрическую.  Потребители служат для превращения энергии электрического тока в другой вид энергии (механическую, световую, звуковую, тепловую).

Приборы электрооборудования соединены по однопроводной системе, при которой вторым проводом служат металлические части машин — их «масса». С «массой» машины соединен отрицательный полюс источников питания, а с системой проводки — положительный. Напряжение в системе электрооборудования 12 В (легковые автомобили), 24 В (тяжелые грузовые автомобили, устанавливаются 2 батареи по 12 В каждая).

Электрический ток. Каждый атом представляет собой миниатюрную солнечную систему со своим солнцем — ядром, включающим протоны (положительно заряженные частицы) и нейтроны, а планетами этой системы являются электроны. Орбиты электронов расположены в разных плоскостях и занимают строго определенные места, носящие название оболочек (в виде концентрических сфер). Внешнюю оболочку часто называют валентной, имея в виду, что количество электронов на ней определяет валентность атома (вещества). Валентным числом называют количество недостающих до стабильного состояния электронов или же, наоборот, количество электронов, которое атом способен отдать другому атому, чтобы стать стабильным. Стабильным является атом, на внешней оболочке которого имеются восемь электронов. На внешней оболочке атомов большинства металлов находятся один, два или три электрона. Эти электроны легко отрываются от атома и, став свободными, образуют поток электронов. Направленное движение электронов по проводнику называют электрическим током.

Движение электронов в одном направлении называется постоянным током. Ток возникает в замкнутом проводнике под действием электродвижущей силы (ЭДС). Обязательное условие получения электрического тока — наличие источника тока и замкнутой электрической цепи. Электрическую цепь обычно образуют источники тока, потребители и соединяющие их провода.

Материалы, создающие незначительное сопротивление прохождению по ним электрического тока, называют проводниками. Хорошо проводят электрический ток металлы, уголь, водные растворы щелочей и кислот. В качестве проводников, соединяющих приборы электрооборудования, используют медную или алюминиевую проволоки.

Материалы, которые практически не проводят электрический ток при нормальных условиях, называют непроводниками или изоляторами. К ним относят эбонит, резину, пластмассы, ткани и др. Такие изоляторы используют в качестве оболочки для токонесущих проводов и основания приборов электрооборудования.

Приборы электрооборудования на автомобилях питаются постоянным током. В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный ( ) и отрицательный (-). Условно считают, что во внешней цепи постоянный ток движется от положительного полюса к отрицательному.

Потребители и источники могут быть соединены между собой последовательно и параллельно. При последовательном соединении источников тока положительный полюс одного источника соединяют с отрицательным полюсом другого. При этом общее напряжение равно сумме напряжений всех источников тока.

Например, при напряжении одного свинцового аккумулятора 2 В для получения напряжения 12 В нужно соединить последовательно шесть аккумуляторов (рис. 4.2, а).

При параллельном соединении источников тока соединяют между собой одноименные полюса (рис. 2, б). В данном примере при таком соединении общее напряжение источников тока будет таким же, как у одного источника тока, а емкость увеличится в шесть раз.

При последовательном соединении потребителей ток проходит через каждый потребитель, а при параллельном — поступает к каждому потребителю отдельно (рис. 4.2, в, г). Количество электричества, которое проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени, называется силой тока. Сила тока измеряется амперами (А). Работа электрического тока, выполненная за единицу времени, называется мощностью. Мощность измеряется ваттами (Вт).

Электромагнитная индукция. Из физики известно, что если пропустить электрический ток по проводнику, то вокруг него создается магнитное поле.

Если токонесущий проводник свернуть в спираль и в него поместить сердечник из малоуглеродистой стали, обладающий хорошей магнитной проводимостью, то образуется электромагнит, имеющий все свойства природного магнита. Магнитное поле электромагнита можно усилить, увеличивая число витков спирали или силу тока.

Электромагниты широко применяют в приборах электрооборудования (стартеры, генераторы, звуковые сигналы, контрольно-измерительные и другие приборы).Если токонесущий проводник поместить в магнитное поле магнита (или электромагнита), то в результате взаимодействия магнитных полей проводника и магнита проводник будет выталкиваться. В указанном случае электрическая энергия превращается в механическую. На этом явлении основана работа электродвигателей (рис. 4.3, а).

Если замкнутым проводником пересекать магнитные силовые линии магнита, то в проводнике возникает электрический ток. Это явление электромагнитной индукции используют для превращения механической энергии в электрическую, например, в генераторах (рис. 4.3, б). Когда проводники генератора в которых индуктируется ток, образуют одну обмотку, то вырабатывается однофазный ток. Если проводники образуют три одинаковые обмотки, расположенные под углом 120°, то будет индуктироваться трехфазный ток.

Полупроводниковые приборы. Материалы, занимающие по проводимости промежуточное положение между проводниками и изоляторами, называют полупроводниками. Их удельное сопротивление изменяется в зависимости от температуры (в обратной пропорциональности) и наличия посторонних примесей. К полупроводникам относятся некоторые металлы, их сплавы и окислы.

Наибольшее распространение для изготовления полупроводниковых приборов получили германий и кремний. Удельное сопротивление германия, например, в 30 млн. раз больше, чем у меди, и в миллион миллионов раз меньше, чем у фарфора. Германий — это хрупкий серибристо-серый металл. Из предмета химии известно, что германий четырехвалентный элемент, т. е на внешней оболочке его атома имеется четыре электрона. В абсолютно чистом германии при очень низких температурах все электроны участвуют в парноэлектрических связях с электронами соседних атомов, образуя, как все твердые тела кристаллическую решетку. В таких условиях германий является изолятором (диэлектриком). Аналогичное строение имеет кристалл кремния.

В полупроводниках обычно присутствуют примеси. Полупроводники, содержащие трехвалентные примеси, такие, как алюминий или индий, называют акцепторами или типа р (от слова positive — положительный), так как они принимают на себя электроны.

Под действием тепловой или световой энергии кинетическая энергия электронов увеличивается и многие из них разрывают свои связи с атомами и становятся свободными. При наличии электрического поля свободные электроны получают направленное движение и в полупроводнике появляется электрический ток.

Полупроводники обладают свойством образовывать на граничной поверхности между полупроводником и металлом запирающий слой, пропускающий ток только в одном направлении. Такой двухэлектродный прибор называют полупроводниковым диодом (рис.4.4а). Запирающий слой образуется между р- и n- областями полупроводника, где происходит основной рабочий процесс (так называемый р-n-переход). Область р образуется в результате диффузии металла в полупроводник.

Устройство диода простое. Обычно в пластинку германия вплавляют каплю индия, а в пластинку кремния — каплю алюминия. Прямым направлением тока будет направление, например, от алюминиевого электрода к пластинке полупроводника из кремния. Диоды применяют в качестве выпрямителей переменного тока.

Для стабилизации напряжения, т. е. поддержания его в определенных пределах, применяют стабилитроны, или пробойные диоды. Их рабочий режим осуществляется при пробое перехода обратным током.

Полупроводниковый прибор с двумя р-n-переходами (рис. 4.4, б), называемый триодом, или транзистором, состоит из полупроводниковой пластинки — базы и двух направленных капель (или слоев), образующих две зоны проводимости.

Пластина полупроводника в триоде называется базой (Б) или основанием. Слой (капля), к которому подводится напряжение, называется эмиттером (Э), а другой, с которого снимается напряжение, называется коллектором (К). Проводимостью транзистора управляют током, подводимым к базе, которая выполняется очень тонкой толщиной 10- 12 мкм.

В транзисторе различают базовый ток, идущий с эмиттера на базу, и коллекторный, идущий с эмиттера на коллектор. Базовый ток называют током управления, а коллекторный — основным током. Если базового тока нет, сопротивление триода достигает наибольшего значения (нескольких тысяч ОМ), и основной ток через триод в этом случае не проходит, т. е. транзистор заперт. Если ток пропущен через переход эмиттер — база, то потечет «ток базы». При этом электроны, проникнувшие в область базы из эмиттера, проскочат к переходу база — коллектор вследствие диффузии (так как толщина слоя базы меньше, чем диффузионная длина пробега электронов), где под влиянием электрического поля они будут втянуты в коллектор. Этот ток образует «ток коллектора». Транзистор в этом состоянии называется «открытым». Причем небольшой «ток базы» вызывает значительный «ток коллектора». Вследствие этого транзистор обладает усилительными свойствами.

Транзисторы применяют для усиления и прерывания тока, в цепи.

Рассмотрим простую схему работы транзистора прямой проводимости структурного типа р-п-р. Если движок переменного резистора R1 находится в верхнем (рис. 4.5, а) положении, то потенциал базы транзистора равен потенциалу коллектора. В этом случае транзистор открыт и через него проходит максимально возможный ток.

Ток проходит по цепи, обозначенной на схеме голубым цветом: положительный зажим источника тока, Э-К-переход транзистора, гальванометр, резистор R2, отрицательный зажим источника тока.

Если движок переменного резистора находится в нижнем положении (рис. 4.5, б), то потенциал базы транзистора равен потенциалу эмиттера. При этом транзистор закрыт и через него может проходить минимальный ток. Перемещая движок переменного резистора R1 от среднего положения, управляем значением тока (вверх — увеличиваем, вниз — уменьшаем).

4.2. Источники тока

Аккумуляторные батареи

Аккумуляторная батарея служит для питания током потребителей, когда двигатель не работает или работает на малой частоте вращения коленчатого вала. Аккумуляторная батарея состоит из нескольких одинаковых по устройству аккумуляторов, соединенных между собой последовательно.

Действие аккумулятора основано на последовательном превращении электрической энергии в химическую (зарядка) и, наоборот, химической энергии в электрическую (разрядка). На изучаемых тракторах и автомобилях устанавливают свинцовые кислотные аккумуляторные батареи.

Простейший свинцовый аккумулятор (рис. 4.6) состоит из пластмассовой банки, в которую залит электролит (раствор серной кислоты в дистиллированной воде) и двух свинцовых пластин. Поверхности пластин, находящиеся в электролите, покрываются тонким слоем сернокислого свинца, иначе называемым сульфатом свинца.

Обязательное условие для работы аккумулятора — зарядка, т. е. через него пропускают электрический ток. При прохождении постоянного электрического тока от постороннего источника через аккумулятор в результате химической реакции на пластине образуется перекись свинца 3, а на пластине, соединенной с отрицательным полюсом источника тока — металлический свинец в виде рыхлой губчатой массы. При этом в электролит выделяется серная кислота, которая увеличивает его плотность. Лампочка, присоединенная к пластинам, после зарядки загорается. Следовательно, накопившаяся в аккумуляторе при зарядке химическая энергия при разрядке превращается в электрическую.

Пластины аккумулятора изготовляют в виде решеток, заполненных активной массой — порошкообразным свинцом. Для увеличения запаса энергии число парных пластин увеличивают. Количество электричества которое отдает полностью заряженный аккумулятор при непрерывном разряде постоянной силой тока до определенного конечного напряжения, называют емкостью аккумулятора. Емкость аккумулятора измеряется в ампер-часах.

Аккумуляторная батарея (рис. 4.7) состоит из бака 4, разделенного внутри перегородками на отделения. В каждом отделении (банке) помещается один аккумулятор. Бак изготовляют из кислотостойкой пластмассы или эбонита Он имеет на дне ребра, на которые опираются пластины. В каждую банку помещен набор положительных 2 и отрицательных 1 пластин.

Положительные пластины соединяют, с полюсным штырем, имеющим знак плюс, а отрицательные соединяют с полюсным штырем со знаком минус. Положительная пластина расположена между отрицательными, поэтому отрицательных пластин на одну больше, чем положительных. Пластины отделены друг от друга пористыми перегородками — сепараторами 9. Они изготовлены из специально обработанного дерева микропористой пластмассы или стекловолокна Сепараторы предупреждают короткое замыкание пластин и свободно пропускают через себя электролит. Банку закрывают крышкой б, в которой предусмотрено отверстие для заполнения банки электролитом.

Заливное отверстие закрывается пробкой 5. В пробке имеется вентиляционное отверстие, сообщающее полость аккумулятора с атмосферой, что необходимо для выхода газов, выделяющихся при химических реакциях. После сборки батареи края крышек аккумуляторов заливают специальной кислотостойкой мастикой.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
 
Рис. 4.7. Аккумуляторная батарея: а — общий вид, б — блок пластин; 1 – отрицательные пластины, 2 – положительные пластины, 3 — ребра, 4 — бак, 5 – пробка, 6 – крышка, 7 – соединительная перемычка, 8 — полюсный штырь, 9 – сепараторы.
 

На перемычках, соединяющих отдельные аккумуляторы, указываются дата изготовления и марка батареи.

Маркировка отечественных батарей состоит из цифр и букв, расположенных в следующем порядке:

  • Цифра, указывающая количество последовательно соединенных 2-х вольтовых аккумуляторов в батарее и обозначающая таким образом ее номинальное напряжение (6 или 3 – для аккумуляторных батарей напряжением соответственно 12 или 6 В)
  • Буква, обозначающая тип применяемой в аккумуляторной батарее электрохимической системы (С-свинцовая)
  • Буква, обозначающая назначение аккумуляторной батареи (Т – стартерная), т.е. обеспечивающая получение высоких разрядных токов, необходимых для пуска двигателя стартером
  • Число, отделенное от предыдущей части обозначения дефисом, и указывающее номинальную емкость аккумуляторной батареи в ампер-часах (А*ч)
  • Буквы, обозначающие материал и конструктивное исполнение корпуса батареи (Э – эбонитовый, Т – из термопластичной пластмассы, А – пластмассовый с общей крышкой (рис. 8)), материал сепараторов (М – минпласт, Р – мипор), необходимость заливки электролита и заряда батареи (З – залитая и заряженная, Н – несухозаряженная, Л – необслуживаемая)

Например, марка батареи 6СТ-55 АЗЛ означает, что батарея состоит из 6 последовательно соединенных 2-х вольтовых аккумуляторов (следовательно, ее напряжение 12 В) со свинцовой электрохимической системой (буква С). Батарея предназначена для стартерного пуска двигателя (буква Т), и имеет номинальную емкость 55 Ач. Батарея имеет пластмассовый корпус с общей крышкой (буква А), залита электролитом и заряжена (буква З) и является необслуживаемой (буква Л).

Термин «необслуживаемая» является условным, поскольку обслуживать такие батареи все же нужно, хотя и в значительно меньшем объеме. Буква Л в маркировке может отсутствовать (например, 6СТ-55А, 6СТ-66А и т.д.).

В настоящее время аккумуляторные батареи производятся в основном в необслуживаемом исполнении и в продажу поступают обычно залитые электролитом и заряженные.

Например, 6 ТСТ-50 ЭМС. Марка батареи расшифровывается следующим образом. Первая цифра (6) указывает на число последовательно соединенных аккумуляторов, определяющее номинальное напряжение батареи (12 В). Буквы, следующие за первой цифрой, означают, что батарея «тяжелая» стартерная. Такая батарея отличается особой прочностью.

Ее применяют для тракторов, комбайнов и автомобилей тяжелой службы. Цифра 50 указывает на номинальную емкость батареи в ампер-часах при двадцатичасовой разрядке. Первая буква (Э) после цифр характеризует материал бака — эбонит, вторая — материал сепараторов: микропористая пластмасса (М) со стекловолокном (С). Сухозаряженные батареи в конце марки имеют букву 3.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Рис. 4.8. АКБ с пластмассовым корпусом с общей крышкой

Электролит приготовляют из химически чистой серной кислоты и дистиллированной воды. Кислоту и воду смешивают в кислотоупорных сосудах, приливая кислоту тонкой струйкой в воду. Если же вливать воду в кислоту, произойдет бурная реакция; кислота разбрызгивается и выплескивается из сосуда, а попав на тело, может вызвать ожоги. Соотношение кислоты и воды в электролите определяют по его плотности.

Электролит составляют с учетом климатических условий. Для центральных районов с зимней температурой до -30°С плотность электролита у полностью заряженного аккумулятора должна быть круглый год 1,27. В условиях низких температур плотность электролита должна быть выше, а при высокой температуре — ниже.

Проверяют плотность электролита ареометром (рис. 4.9). По мере разрядки аккумулятора плотность электролита уменьшается.

Уровень и плотность электролита проверяют в каждом элементе батареи. Уровень электролита должен быть на 12- 14 мм выше верхнего края пластин.

При испарении электролита нужно доливать дистиллированную воду, так как испаряется только вода, а при утечке электролита в аккумулятор добавляют раствор серной кислоты. По плотности электролита определяют степень заряженности аккумуляторной батареи. С большей точностью степень заряженности батареи под нагрузкой определяют нагрузочной вилкой с включенным сопротивлением (рис. 4.9, 6).

Наконечники нагрузочной вилки поочередно плотно прижимают к зажимам аккумулятора на 5 с и смотрят показания вольтметра. Напряжение полностью заряженного аккумулятора не должно падать ниже 1,7 В на каждую секцию (для аккумулятора без верхней приваренной крышки). 

Для аккумуляторов с верхней приваренной крышкой проверку напряжения проводят подключением нагрузочной вилки к клеммам « » и «-». В этом случае суммарное напряжение должно быть не ниже 10,5 В.

Разность напряжения отдельных аккумуляторов батареи не должна превышать 0,1 В. Если разность больше этого значения или батарея разряжена более чем на 50% летом и более чем на 25% зимой, ее необходимо отправить на зарядку. Нельзя допускать длительного пребывания батареи в полузаряженном состоянии во избежание ее порчи. Чтобы не допускать разрушения пластин, запрещается на продолжительное время и несколько раз подряд включать стартер

Табл.4.1. Плотность электролита при 15ºС , г/см3                                                      Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет       

В зависимости от климатического района, в котором эксплуатируется автомобиль, плотность электролита должна соответствовать, указанной в таблице 4.1.

При установке на автомобиль выводной штырь батареи со знаком минус присоединяется к «массе» через выключатель «массы». Выключатель «массы» (рис. 4.10) служит для отключения аккумуляторной батареи при неработающем двигателе и во время стоянки в целях уменьшения саморазрядки батареи, возможного замыкания электропроводки и противопожарной безопасности. Выключатель «массы» установлен в кабине. «Масса» включается нажатием руки или ноги на большой шток 3. При этом подвижные 8 и неподвижные 1 контакты замыкаются и удерживаются в замкнутом положении стопорной пластиной 6, которая запирает большой шток пружиной 7.

Отключают аккумуляторную батарею от электрической цепи малым штоком 2. Если нажать на малый шток, стопорная пластина переместится и освободит большой шток, который вместе с подвижными контактами под действием пружин 9 возвратится в исходное (выключенное) положение.

Таким устройством (выключателем «массы») оборудуют в основном тяжелые грузовые автомобили. Легковой автомобиль может не иметь выключателя «массы», например, из-за сигнализации.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
 
Рис. 4.10. Выключатель «массы»: А — устройство, б, в — схема работы; 1 – неподвижные контакты, 2 — малый шток, 3 — большой шток, 4 – корпус, 5 — изолирующая шайба, 6 — стопорная пластина, 7, 9 — пружины, 8 — неподвижный контакт
 

4.2.2. Генераторы                                                                                                                    Генератор служит для питания током всех потребителей электрооборудования и для заряда аккумуляторной батареи при средней и большой частоте вращения коленчатого вала двигателя.

В последнее время на автомобилях устанавливают трехфазные генераторы переменного тока с возбуждением от электромагнитов. Магнитный поток в таком генераторе создается обмоткой возбуждения, по которой пропускается постоянный электрический ток. При пуске двигателя постоянный ток используется от аккумуляторной батареи, а при работе двигателя вырабатываемый генератором переменный ток преобразуется выпрямителями в постоянный.

Генератор переменного тока трехфазный, синхронный, с электромагнитным возбуждением, по сравнению с генератором постоянного тока имеет меньшие металлоемкость и габаритные размеры. При той же мощности он проще по конструкции и отличается большим сроком службы.

Синхронным генератор называется потому, что частота вырабатываемого им тока пропорциональна частоте вращения ротора генератора. Удельная мощность генератора переменного тока, т.е. мощность генератора, приходящаяся на единицу его массы, примерно в 2 раза больше, чем у генератора постоянного тока. Это позволяет в 2-3 раза увеличить передаточное число привода генератора, вследствие чего, при частоте вращения на режиме холостого хода двигателя генераторы переменного тока развивают до 40% номинальной мощности, что обеспечивает лучшие условия заряда аккумуляторных батарей и, как следствие, повышение их срока службы.

Для нормальной работы имеющихся на автомобиле потребителей тока должно быть стабильное напряжение питания, поэтому независимо от частоты вращения ротора генератора и числа подключенных потребителей, напряжение генератора должно быть постоянным.

Поддержание постоянства напряжения и защита генератора от перегрузки обеспечиваются прибором, называемым регулятором напряжения или реле-регулятором.

В зависимости от дорожно-климатических условий и режимов эксплуатации автомобилей напряжение генератора, питающее потребителей, рассчитанных на номинальное напряжение 12 В, должно быть в пределах 13, 2 – 15.5 В.

Генератор 37.3701 автомобиля ВАЗ-2109.  На автомобилях ВАЗ устанавливаются трехфазные генераторы переменного тока с выпрямителями на кремниевых диодах. Принципиальная схема работы трехфазного генератора переменного тока показана на рис. 4.11.

.                                                                                                   

На стальном статоре 1 (рис. 4.11) с внутренней стороны под углом 120° расположены три катушки Kl, К2 и КЗ с обмотками, которые между собой соединяются звездой, т. е. одни концы обмоток катушек соединяются в одну точку 0, а другие выводятся в общую цепь потребителей (Л1, Л2 и ЛЗ). Катушка с включенным в нее потребителем образует фазу. Внутри статора вращается магнитный ротор 2.

При вращении ротора к катушкам за каждые 120° попеременно подходят северный и южный полюсы. При этом обмотки катушек статора пересекаются магнитными линиями, в которых индуктируется переменная по направлению ЭДС, создающая переменный ток в цепи каждой фазы. Магнитный поток (показан на рис. прерывистыми стрелками) замыкается через корпус 1 статора. При этом ток, созданный в одной любой фазе, обязательно проходит в цепи двух других фаз. За один оборот ротора через равные промежутки времени в каждой цепи фазы меняется направление тока в зависимости от количества пар полюсов и частоты вращения ротора.

Однако переменный ток не может быть использован для заряда аккумуляторной батареи, поэтому в генераторе установлен блок выпрямителей, состоящий из шести кремниевых диодов, преобразующих переменный ток в постоянный (диодом называют двухэлектродный полупроводниковый прибор, который проводит ток только в одном направлении). Кремниевые диоды имеют большой срок службы, пропускают весьма малый обратный ток, надежно работают в широком диапазоне температур (от — 60 до 125°С), а также имеют малые габариты и массу, что позволяет устанавливать их в крышке генератора автомобиля.

Устройство генератора. Генератор (рис.4.12) состоит из статора, ротора, щеток 11 и 13, выпрямительного блока, электронного регулятора напряжения двух крышек, которые стягиваются при помощи стяжных болтов 26, а также приводного шкива с вентилятором и конденсатора. Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                                Рис. 4.12. Генератор 37.3701 автомобиля ВАЗ 2109:                                                                               а — регулятор напряжения и щеточный узел генераторов выпуска с 1996 г. 1 — крышка генератора со стороны контактных колец; 2 — болт крепления выпрямительного блока; 3 – контакт-ные кольца; 4 — шариковый подшип-ник вала ротора со сторон» контакт-ных колец; 5 — конденсатор 2,2 мкФ ±20% для подавления радиопомех; 6 — вал ротора; 7 — провод общего вывода дополнительных диодов; 8 — зажим «30» генератора для подключения потребителей; 9 — штекер «61» генератора (общий вывод дополни-тельных диодов); 10 — провод вывода «Б» регулятора напряжения; 11 — щетка, соединенная с выводом «В» регулятора напряжения; 12 – регуля-тор напряжения; 13 — щетка, соединен-ная с выводом «Ш» регулятора напряжения; 14 — шпилька для креп-ления генератора к натяжному устрой-ству; 15 — крышка генератора со стороны контактных колец; 16 – крыльчатка вентилятора со шкивом привода генератора; 17 — полюсный наконечник ротора; 18 — шайбы крепления подшипника; 19 – дистан-ционное кольцо; 20 — шариковый подшипник вала ротора со стороны привода; 21 — стальная втулка; 22 — обмотка ротора (обмотка возбужде-ния); 23 — сердечник статора; 24 — обмотка статора; 25 – выпрямитель-ный блок; 26 — стяжной болт генерато-ра; 27 — буферная втулка; 28 — втулка; 29 — поджимная втулка; 30 — вывод «В» регулятора напряжения; 31 — щеткодержатель

Статор состоит из сердечника и катушек обмотки (рис. 4.12). Сердечник 23 статора изготавливают в виде кольца из отдельных стальных пластин, изолированных друг от друга лаком. На его внутренней поверхности имеются зубцы, на которых надеты катушки. Катушки образуют обмотку 24 статора, которая разделена на три фазы, расположенные под углом 120° по отношению друг к другу. Одни концы каждой фазы соединены между собой в одну точку называемую нулевой, а другие выводятся в цепь.

Ротор состоит из вала 6, на котором напрессована втулка 21 с обмоткой возбуждения 22, и шести пар электромагнитных полюсных наконечников 17, создающих под действием обмотки возбуждения 22 магнитное поле. На валу ротора установлены два контактных кольца, через которые в обмотку возбуждения подается электрический ток. По контактным кольцам скользят графитовые щетки 11 и 13, соединенные с выводами В и Ш регулятора напряжения 12. Ротор вращается в шариковых подшипниках, установленных в передней и задней крышках. Они заполнены специальной смазкой, рассчитанной на весь срок службы генератора. В связи с тем, что для заряда аккумуляторной батареи необходим постоянный ток, внутри задней крышки 1 генератора помещен выпрямительный блок 25, преобразующий переменный ток в постоянный.

Выпрямительный блок 25 представляет собой две алюминиевые пластинки с запрессованными в них шестью диодами, пропускающими электрический ток только в одном направлении, т. е. создающими в цепи постоянный электрический ток (одного направления). На пластине выпрямительного блока установлены еще три дополнительных диода. Напряжение, снимаемое с этих дополнительных диодов, идет для питания постоянным током обмотки 22 ротора и цепи контроля исправности генератора с помощью контрольной лампы разряда аккумуляторной батареи, помещенной на щитке приборов.

Электронный регулятор 12 напряжения представляет собой неразборный и нерегулируемый узел, в котором нет обычных электромагнитных реле с контактами. В паз регулятора напряжения вставляется щеточный узел — пластмассовый щеткодержатель с двумя щетками. Приводной шкив с вентилятором установлен на переднем конце вала ротора.

Вентилятор служит для охлаждения статора, ротора и выпрямителя. Охлаждающий воздух засасывается через окна в задней крышке 1, проходит внутри генератора и выходит через окна передней крышки наружу.

Для подавления радиопомех и защиты электронного оборудования от импульсов напряжения в системе зажигания на генераторе устанавливается конденсатор 5.

Работа генератора осуществляется следующим образом. При включении зажигания загорается контрольная лампа на щитке приборов, сигнализирующая о том, что в обмотку возбуждения ротора поступает ток от аккумуляторной батареи. Протекающий по обмотке возбуждения ток создает вокруг полюсов ротора магнитный поток. После пуска двигателя, когда ротор генератора стал вращаться, под каждым зубцом статора проходит то южный, то северный полюс ротора. Поэтому магнитный поток, проходящий через зубцы статора, меняется по силе и направлению. Переменный магнитный поток пересекает витки обмотки статора, индуцируя в ней ЭДС.

Переменное напряжение и ток, индуцированные в обмотке статора, выпрямляются выпрямитель-ным блоком 25, и для питания потребителей идет уже постоянный ток, снимаемый с клеммы 30 (поз. 8 на рис. 4.12) генератора. Одновременно с общего вывода дополнительных диодов подается выпрямленное напряжение для питания обмотки возбуждения ротора.

У работающего исправного генератора напряжение на клемме 30 и на общем выводе дополнитель-ных диодов  равны. Поэтому в контрольную лампу щитка ток не поступает, и она не горит. В этом случае обмотка возбуждения генератора питается от выпрямителя на трех дополнительных диодах, а аккумуляторная батарея заряжается от генератора. Если контрольная лампа будет гореть, то это указывает на неисправность генератора, когда он вообще не дает напряжения или оно ниже напряжения аккумуляторной батареи.

При увеличении частоты вращения ротора, когда напряжение генератора превысит 13,7… 14,5 В, при помощи регулятора напряжения прекращается поступление тока в обмотку возбуждения ротора. В результате этого напряжение генератора падает, регулятор снова пропускает ток в обмотку возбуждения и процесс повторяется. Благодаря большой частоте протекания этого процесса напряжение этого генератора остается практически постоянным в пределах 13,7… 14,5 В. Замыкание и размыкание цепи питания обмотки возбуждения генератора происходит за счет открытия и закрытия выходного транзистора в регуляторе в зависимости от управляющего напряжения на выводе регулятора напряжения 12.

Более точный контроль напряжения в цепи электрооборудования осуществляется вольтметром, расположенным на щитке приборов. Если при работе двигателя стрелка находится в начале шкалы красной зоны, напряжение тока, отдаваемого генератором, ниже нормы, а если в конце шкалы — выше нормы. При нормальном напряжении стрелка должна находиться в зеленой зоне шкалы в пределах 13,7… 14,5 В.

Крепление генератора к двигателю осуществляется подвижно на болтах, вставляемых в отверстие приливов крышек со втулками 21. С верхней стороны генератор крепится к двигателю через натяжную планку с прорезью, обеспечивающей перемещение генератора при регулировке натяжения или замене приводного ремня (ремня вентилятора).

Потребители тока

Система пуска

Система запуска двигателя предназначена для создания первичного крутящего момента коленвала двигателя с оборотами, необходимыми для образования нужной степени сжатия, для воспламенения горючей смеси. Управление системой запуска может быть ручным, автоматическим и дистанционным.

Система пуска двигателя состоит из основных функциональных устройств:

· Аккумуляторная батарея

· Стартер

· Механизмы управления запуска (замок зажигания, блок управления автоматическим пуском, система дистанционного управления)

· Соединительные провода большого сечения (многопроволочные медные).

Предъявляемые требования к системе запуска: надежность работы стартера (отсутствие поломок в 45-50 тыс. км пробега) возможность уверенного запуска в условиях пониженных температур, способность системы к многоразовым пускам в течение короткого времени.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Рис. 4.13. Электрическая схема включения системы пуска двигателя

Устройство стартера автомобиля                                                                                                      Основным узлом системы запуска двигателя является стартер. Представляет собой электродвигатель постоянного тока напряжением 12 (24) В и развивающий на холостом ходу примерно 5000 обмин.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                           Рис. 4.14. Стартер легкового автомобиля:

1 – шестерня привода, 2 – ролик обгонной муфты, 3 – обгонная муфта, 4 – поводковое кольцо, 5 – резиновая заглушка, 6 – рычаг привода, 7 – крышка со стороны привода, 8,9 – якорь и обмотка реле, 10 – контактная пластина, 11 – крышка реле, 12 – контактные болты, 13 – крышка со стороны коллектора, 14,15 – тормозные диски крышки и вала якоря, 16 – якорь, 17 – втулка подшипника, 18,19 – обмотка и полюс статора, 20 – корпус, 21 – ограничительное кольцо, 2 – регулировочное кольцо

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                                     Рис. 4.15. Узлы стартера легкового автомобиля

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                                                   Рис. 4.16. Схема стартера грузового дизельного тяжелого автомобиля

Стартер состоит из пяти основных элементов:

· Корпус стартера выполнен из стали, имеет форму цилиндра (рис.15). На внутреннюю стенку корпуса крепятся обмотки возбуждения 16 (обычно четыре) совместно с сердечниками (полюсами). Крепеж происходит винтовым соединением. Винт закручивается в сердечник, который прижимает обмотку к стенке. Корпус имеет резьбовые технологические отверстия для крепления передней части, в которой происходит движение обгонной муфты 3.

· Якорь стартера представляет собой ось из легированной стали, на которую запрессован сердечник якоря (поз. 23 рис.16) и коллекторные пластины (поз. 1 рис. 16).                                                                                                                                                                                                                                                                  

· Сердечник (поз. 23 рис.16) имеет пазы для укладки обмоток якоря. Концы обмоток надежно крепятся к коллекторным пластинам.

· Коллекторные пластины (поз. 1 рис. 16) расположены по кругу и жестко установлены на диэлектрической основе.                                                                                                                                                                                                                                                         

Диаметр сердечника напрямую связан с внутренним диаметром корпуса (совместно с обмотками). Якорь крепится в передней крышке стартера и в задней крышке при помощи втулок (поз.12, рис.16), изготовленных из латуни, реже из меди. Втулки одновременно являются и подшипниками.

· Втягивающее реле или тяговое реле (поз.4, рис.16 или поз.8, рис. 15) устанавливается на корпус стартера. В корпусе тягового реле, в задней части находятся силовые контакты 12 (рис. – «пятаки», и подвижный контакт-перемычка 10 (рис.18), выполненные из мягких металлов. «Пятаки» представляют собой обыкновенные болты, запрессованные в эбонитовую крышку тягового реле. При помощи гаек к ним крепятся силовые провода от аккумулятора и от плюсовых щеток стартера. Сердечник тягового реле 5 (рис.17) соединяется, через подвижное «коромысло» 7 с обгонной муфтой 15 (бендиксом).                                                                                                                      

Механизм привода стартера имеет обгонную муфту (муфта свободного хода) 9 (рис.4.16), которая передает крутящий момент от стартера на маховик и исключает передачу вращения от маховика на вал стартера после пуска двигателя, предотвращая тем самым разнос якоря.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                      Рис. 4.16. Роликовая муфта свободного хода (обгонная муфта)

Муфта состоит из шлицевой втулки 3, установленной на шлицах вала якоря стартера, обоймы 5, в которой выполнены 4 клиновидных паза, роликов 6 с плунжерами 11, нагруженными пружинами 10, ступицы 7, изготовленной совместно с шестерней 8. Плунжеры с помощью пружин 10 зажимают ролики между поверхностями обоймы и ступицы.

При пуске двигателя крутящий момент передается от шестерни на зубчатый венец маховика. При этом ролики, сдвигаясь в узкую часть клиновидного паза обоймы, жестко заклиниваются между ней и ступицей шестерни.

После пуска двигателя из-за большого передаточного числа зубчатой передачи, маховик начинает вращать шестерню привода с большой частотой, чем вращается вал стартера и связанная с ним обойма 5, которая в этом случае начинает отставать от ступицы 7 шестерни 8, в следствие чего обойма и ступица расклиниваются. Стартер при этом работает в режиме холостого хода до размыкания цепи размыкателя.

Принцип работы пусковой системы и стартера.                                                                                   Этапы работы стартера следующие:

· стыковка с зубчатым венцом маховика,

· пуск стартера,

· расстыковка стартера.

На деле это выглядит следующим образом: при включении замка зажигания и повороте ключа в положение «запуск», по цепи « » АКБ — замок зажигания — обмотка тягового реле — « » выхода стартера — плюсовая щетка — обмотка якоря — минусовая щетка, срабатывает тяговое реле.

Под действием сердечника реле подвижный контакт замыкает силовые пятаки, через которые подается ток от АКБ на плюсовой провод стартера. Плюс стартера соединен с плюсовой полюсной пластиной и плюсовыми щётками. Минус по умолчанию подключен постоянно. После подачи тока вокруг обмоток якоря и обмоток возбуждения возникают магнитные потоки, которые направлены в одну сторону, а, как известно, одинаковые полюса магнита отталкиваются друг от друга, так возникает круговое движение якоря.

В момент срабатывания втягивающего реле, «коромысло» приходит в движение вместе сердечником реле и выталкивает роликовую муфту свободного хода на шлицах якоря, в сторону венца маховика. Якорь в этот момент начинает вращаться и приводит в действие маховик.

Если двигатель автомобиля завелся, а ключ зажигания еще не отпущен, наступает момент, когда обороты двигателя превышают обороты стартера, в этом случае срабатывает обгонный механизм муфты. Для дизельных двигателей или двигателей большой мощности, применяется другой механизм подачи вращения на муфту.

Применяется редуктор, встроенный в корпус стартера (рис.16). Редуктор представляет собой механизм привода трансмиссии, т.е. по внутренней зубчатой обойме вращаются три сателлита, которые и приводят в действие вал, на котором подвижно находится муфта. Достоинство таких стартеров в малых габаритах и большой мощности.

Средства облегчения пуска дизельного двигателя.                  
Элек­трофакельное устройство (ЭФУ) предназ­начено для облегчения пуска холодного двигателя при температурах окружающего воздуха до —30 °С.

Условно систему электрофакельного устройства можно подразделить на две взаимосвязанные: топливную и электри­ческую. Топливная система обеспечивает также дозировку дизельного топлива на сгорание. Она подключена к системе пита­ния двигателя топливом.

Основным элементом электрофакель­ного устройства являются факельные све­чи. Они установлены во впускных трубо­проводах двигателя так, чтобы обеспечива­лась равномерная подача подогретого воздуха и паров топлива во все цилиндры.

Корпус 1 факельной свечи (рис. 4.17) неразборной конструкции, имеет нижнюю резьбовую часть для вворачивания во впускной трубопровод и фиксации на нем контргайкой 6. Нагревательный элемент 2 выполнен в виде штифтовой свечи и пред­ставляет собой металлический кожух, внутри которого запрессована спираль в специальном наполнителе. Наполнитель обладает хорошей теплопроводностью и электрически изолирует спираль от кожу­ха. Нагревательный элемент осуществляет нагрев свечи до рабочей температуры, что обеспечивает испарение и воспламенение дизельного топлива. Топливо поступает из системы питания к штуцеру, где очищается фильтром 7, а затем попадает в кольцевую полость, образованную поверхностью на­гревательного элемента и испарителем 5. Количество топлива дозируется жикле­ром 8.

Для увеличения поверхности испарения служит объемная сетка 4, окруженная экраном 3 с двумя рядами отверстий. Эк­ран защищает факел пламени от срыва потоком воздуха, засасываемого в цилинд­ры двигателя.

Принцип работы электрофакельного устройства заключается в следующем. Перед пуском двигателя с помощью ручно­го топливопрокачивающего насоса созда­ют избыточное давление топлива, которое в период провертывания коленчатого вала стартером поддерживается топливным насосом 7 (рис.4.17).

Клапан-жиклер фильтра тонкой очист­ки и перепускной клапан ТНВД, перекры­вающие дренажные топливопроводы, обес­печивают подачу топлива к факельным свечам 13 с минимальной задержкой во времени под давлением 20…40 кПа. При таком давлении обеспечивается минималь­ное время для образования факела пламе­ни. Увеличение или уменьшение этого давления приводит к задержке образования факела и соответственно к увеличению времени пуска.

Топливо проходит через электромагнит­ный клапан 11 и попадает к предвари­тельно нагретым факельным свечам, где оно дозируется, нагревается и испаряется. Воспламенение топлива и образование факела пламени происходят в силу того, что в этот момент провертывается старте­ром коленчатый вал двигателя и во впуск­ных трубопроводах появляется поток воз­духа, обдувающий факельные свечи. Частицы не сгоревшего во впускных трубо­проводах топлива в виде паров попадают в цилиндры вместе с нагретым воздухом, где воспламеняются и способствуют вос­пламенению основного топлива, впрысну­того через форсунки. Для сокращения времени выхода двигателя на устойчивый режим предусмотрена возможность совме­щения его работы с работой электрофа­кельного устройства. При этом обеспечи­вается устойчивое удержание факела во впускных трубопроводах при работе двига­теля на холостом ходу.

Система зажигания

Система зажигания бензинового двигателя служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах в определенный момент. Воспламенение происходит в конце такта «сжатие» электрической искрой, которая образуется между электродами свечи зажигания. Промежуток сжатой рабочей смеси между электродами свечи имеет большое электрическое сопротивление, поэтому между ними необходимо создать высокое напряжение, чтобы вызвать искровой разряд.

Искровые разряды должны появляться при определенном положении поршней в цилиндрах и чередоваться в соответствии с установленным порядком двигателя.

Системы зажигания бывают контактные, контактно-транзисторные и электронные бесконтактные. Например, на двигателях ВАЗ 2105, 2106 устанавливались контактные системы зажигания, а на последних моделях ВАЗ устанавливаются электронные бесконтакные системы зажигания. На грузовиках ЗИЛ — 431410 устанавливают контактно-транзисторное зажигание.

§

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
Рис 4.18. Схема контактного зажигания: 1 — аккумуляторная батарея, 2 — включатель стартера, 3 — включатель зажигания, 4 -первичная обмотка, 5 — вторичная обмотка, 6 — катушка зажигания, 7 — распределитель, 8 — прерыватель, 9 — конденсатор, 10 — свеча зажигания
 

В системе контактного зажигания имеются две цепи — низкого и высокого напряжений. Цепь тока низкого напряжения питается от аккумуляторной батареи (в момент запуска двигателя) или от генератора (при работающем двигателе). В эту цепь последовательно включены включатель 3 (рис. 4.18) зажигания (замок зажигания), первичная обмотка 4 катушки зажигания с добавочным резистором (сопротивлением), прерыватель 8 и «масса».

Цепь тока высокого напряжения состоит из вторичной обмотки 5 катушки зажигания, распределителя 7, проводов высокого напряжения, свечей 10 зажигания и «массы». Образование тока высокого напряжения основано на принципе взаимоиндукции. При включенном замке зажигания и замкнутых контактах прерывателя электрический ток от аккумуляторной батареи или генератора поступает в первичную обмотку катушки зажигания, образуя вокруг нее магнитное поле.

При размыкании контактами прерывателя цепи низкого напряжения исчезает ток в первичной обмотке катушки зажигания и вместе с ним магнитное поле, окружающее его. Исчезающее магнитное поле пересекает витки вторичной обмотки катушки зажигания и наводит в ней ЭДС. Благодаря большому числу витков во вторичной обмотке напряжение на ее концах достигает 20-24 кВ.

От вторичной обмотки катушки зажигания через провод высокого напряжения, распределитель и провода ток высокого напряжения поступает к свечам зажигания, где между электродами происходит искровой разряд, который зажигает рабочую смесь.

Катушка зажигания (рис. 4.19) состоит из стального корпуса 8, сердечника 4, первичной и вторичной обмоток, карболитовой крышки 2 и добавочного резистора.

Катушка зажигания представляет собой трансформатор, на стальном сердечнике которого намотана вторичная обмотка 5, а поверх нее первичная обмотка 6. Между сердечником и вторичной обмоткой находится изоляционная трубка 7, а между слоями обмоток — изоляционная бумага. Первичная обмотка выполнена из толстого изолированного медного провода диаметром 0,8 мм. Вторичная обмотка состоит из 18-20 тыс. витков тонкого провода диаметром 0,1 мм. Один конец вторичной обмотки соединен с первичной обмоткой, а второй конец выведен на центральный зажим карболитовой крышки. Концы первичной обмотки выведены на зажимы 1 карболитовой крышки.

К зажимам ВК и ВК-Б подсоединен добавочный резистор 3 из спирали в керамическом изоляторе. Добавочный резистор предохраняет катушку зажигания от перегрева при малой частоте вращения коленчатого вала. В этом случае контакты прерывателя находятся более продолжительное время в замкнутом состоянии, и сила тока в первичной цепи возрастает, что приводит к нагреву резистора. В результате сопротивление в первичной цепи увеличивается и в катушку зажигания поступает ток небольшой силы, предохраняя ее от перегрева. При включении стартера резистор закорачивается и пуск двигателя облегчается.

Внутри корпуса катушки установлен магнитопровод из трансформаторной стали. Сердечник также выполнен из полосок трансформаторной стали, а его нижний конец установлен в фарфоровый изолятор 9. Пространство между обмотками и корпусом катушки заполнено трансформаторным маслом, улучшающим изоляцию обмотки и охлаждение обмотки.

Прерыватель-распределитель (рис. 4.20) необходим для прерывания тока низкого напряжения и распределения тока высокого напряжения по цилиндрам двигателя Он состоит из двух составных частей: распределителя и прерывателя (рис. 4.20,а, б).

В прерыватель входит корпус 10, приводной валик 11, подвижный и неподвижный диски, кулачок 6 и регуляторы опережения зажигания. На подвижном диске 16 размещены изолированный рычажок 5 с подвижным контактом 7 и неподвижный контакт 8 со стойкой. Контакты прерывателя наплавлены тугоплавким металлом — вольфрамом. Подвижный контакт прерывателя прижимается к неподвижному пластинчатой пружиной.

Вращающийся кулачок 6 нажимает выступом на изолированный рычажок прерывателя и за один оборот размыкает контакты столько раз, сколько выступов на кулачке. Число выступов на кулачке равно числу цилиндров двигателя.

Кулачок соединен с приводным валиком 11 прерывателя через центробежный регулятор (рис. 4.20, в). Валик прерывателя приводится в действие от распределительного вала. Центробежный регулятор имеет грузики 19, на выступах которых размещается пластина 9 с косыми прорезями. С увеличением частоты вращения коленчатого вала грузики регулятора расходятся и штифты грузиков, перемещаясь в прорезях пластины, поворачивают ее и соединенный с ней кулачок в сторону вращения ведущего валика. В результате кулачок раньше размыкает контакты прерывателя и угол опережения зажигания увеличивается.

В зависимости от условий работы должен быть выбран оптимальный угол опережения зажигания, который влияет на тепловой режим, мощность и экономичность двигателя.

На автомобилях в прерывателе-распределителе кроме центробежного установлен вакуумный регулятор. Он служит для изменения угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя. Полость вакуумного регулятора 17, в которой находится пружина 15, соединена трубкой со смесительной камерой карбюратора над дроссельной заслонкой, полость с другой стороны сообщается с атмосферой. К диафрагме 18 прикреплена тяга, которая связана с подвижным диском 16 прерывателя.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
 
Рис 4.20. Прерыватель-распределитель: а — распределитель, б — прерыватель, в – центробеж-ный регулятор; 1 — крышка, 2 — зажим, 3 – центробежный контакт, 4 — ротор, 5 — рычажок, 6 — кулачок, 7 — подвижный контакт прерывателя, 8 – неподвиж-ный контакт, 9 — пластина кулачка, 10 — корпус, 11 — валик, 12 — регулировочные гайки, 13 — пластины октан-корректора, 14 — масленка, 15 — пружина, 16 — подвижный диск, 17 — вакуумный регулятор опережения зажигания, 18 — диафрагма, 19 — грузик.
 

При уменьшении нагрузки двигателя дроссельная заслонка прикрывается и под действием разрежения, передаваемого по трубке от карбюратора, диафрагма 18 перемещается с тягой влево (на рисунке) и поворачивает подвижную пластину прерывателя навстречу вращению кулачка. Угол опережения зажигания при этом увеличивается. С возрастанием нагрузки дроссельная заслонка открывается, разрежение в трубке падает и под действием пружины 15 диафрагма перемещает тягу с подвижным диском в обратную сторону, уменьшая угол опережения зажигания.

Октан-корректор служит для изменения угла опережения зажигания вручную в зависимости от октанового числа топлива. Им изменяют угол опережения зажигания в пределах 12° по углу поворота коленчатого вала. Чтобы изменить угол опережения зажигания, отпускают болт, крепящий пластины 13, и вращением регулировочных гаек 12 поворачивают корпус прерывателя-распределителя в необходимую сторону, после чего закрепляют крепящий болт. Одно деление шкалы октан-корректора соответствует изменению угла опережения зажигания на 2°.

Таким образом, в прерывателе-распределителе действуют независимо три устройства по изменению угла опережения зажигания:

  • центробежный регулятор поворачивает кулачок,
  • вакуумный регулятор — подвижный диск прерывателя,
  • октан-корректор — корпус

Сверху на корпусе прерывателя установлен распределитель (рис. 4.20, а). Он состоит из ротора 4 и крышки 1. Ротор изготовлен из карболита, а сверху в него вмонтирована контактная пластина. Он закреплен на выступе кулачка. Крышка распределителя тоже изготовлена из карболита. На ее наружной части по окружности выполнены гнезда с зажимами 2 (по числу цилиндров) для проводов высокого напряжения к свечам зажигания. В центре крышки расположено центральное гнездо для крепления центрального провода высокого напряжения от катушки зажигания. Внутри крышки против центрального гнезда помещен угольный контакт 3 с пружиной для соединения провода с пластиной ротора, а против каждого гнезда по окружности расположены боковые контакты.

Ротор распределителя, вращаясь вместе с кулачком, соединяет центральный контакт поочередно с боковыми, подавая ток высокого напряжения в свечи зажигания.

Ток самоиндукции, возникающий в цепи низкого напряжения при разрыве контактов прерывателя, вызывает интенсивное искрение, разрушение контактов. Чтобы предотвратить вредное действие ЭДС самоиндукции, параллельно контактам прерывателя включают конденсатор, который заряжается в момент появления ЭДС самоиндукции. Разряжаясь в обратном направлении, он приводит к быстрому исчезновению тока в первичной цепи, а, следовательно, и магнитного поля, благодаря чему напряжение во вторичной цепи повышается.

Конденсатор представляет собой цилиндрический металлический корпус, внутри которого размещены свернутые рулоном две алюминиевые ленты, изолированные друг от друга парафинированной конденсатной бумагой. Одна из лент присоединена проводом к изолированному контакту прерывателя, а другая — к «массе».

Свеча зажигания (рис. 4.21) служит для образования искрового зазора, в котором образуется электрическая искра. Свеча состоит из корпуса 5, центрального электрода с изолятором 2 и бокового электрода приваренного к корпусу свечи. В свечи расположена нарезная часть, которой она ввертывается в отверстие головки цилиндров. В верхней части корпус свечи имеет грани под ключ.

На цилиндрической части корпуса свечи нанесена маркировка, условно обозначающая диаметр нарезной части, длину нижней части изолятора и его материал. Диаметр нарезной части обозначается буквой М или А, где М — соответствует резьбе на корпусе М18х1,65, буква А — резьбе М14х1,25. Цифры указывают на длину теплового конуса изолятора в миллилитрах. Следующая за цифрами буква обозначает материал изолятора, например: У — уралит, Б — боркорунд. Последняя буква указывает на способ герметизации по центральному электроду, например: С — стеклогерметик.

Большое значение для работы свечи зажигания имеет зазор между центральным и боковым электродами. Нормальный зазор между электродами свечи 0,7-0,9 мм. Его регулируют, осторожно подгибая боковой электрод. Ежедневно свечу необходимо очищать снаружи. В случае загрязнения изнутри ее следует промыть в бензине.

Недостатки контактной системы зажигания. Контактная система зажигания имеет простое устройство, поэтому ее давно применяют на автомобилях. Однако, у нее есть существенные недостатки:

  • контакты прерывателя быстро изнашиваются вследствие подгорания, т.к. через низ проходит ток значительной силы
  • сила тока высокого напряжения зависит от частоты вращения коленчатого вала
  • наблюдается ненадежное воспламенение смеси в современных высокооборотных многоцилиндровых двигателях (6-8 цилиндров)

Поэтому на некоторых грузовиках с бензиновыми двигателями (ЗИЛ, ГАЗ) ставили систему зажигания с применением транзисторов, которая сложнее контактной, но имеет ряд преимуществ. Транзисторная система зажигания обеспечивает надежную и экономичную работу высокооборотных многоцилиндровых двигателей с повышенной степенью сжатия.

§

Контактно-транзисторная система зажигания отличается от контактной тем, что между контактами прерывателя и катушкой зажигания включают транзисторный коммутатор. Контактный прерыватель управляет работой транзистора, подавая на него управляющий ток.

Транзистор – электропреобразовательный полупроводниковый прибор, служащий для преобразования электрических величин. В контактно-транзисторной системе зажигания он в частности служит для коммутации цепи первичной обмотки катушки зажигания.

Что даёт применение транзисторного коммутатора в системе зажигания? в чём преимущества контактно – транзисторной системы зажигания перед контактной системой?
Во первых, самое главное преимущество, это возможность применения катушек зажигания с большим числом трансформации. То есть, возможно, уменьшить число витков в первичной обмотке катушки зажигания и в тоже время увеличить число витков во вторичной катушке. Это на четверть даёт возможность повысить вторичное напряжение и как следствие увеличить зазор на свечах зажигания до 1мм. При всём этом ток, проходящий через контакты трамблёра минимален, примерно 0,5А. Поэтому не нужно применения конденсатора для гашения искрения и позволяет уменьшить зазор при этом увеличивается срок службы контактов.
К недостаткам этой системы можно отнести наличие трущихся деталей в трамблёре. При износе упора подвижного контакта изменяется зазор между ними, при этом изменяется угол замкнутого состояния контактов и изменяется момент искрообразования. Кроме этого трамблёр остаётся чувствительным к износу втулок кулачкового вала.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
 
Рис. 4.22. Схема контактно-транзисторной системы зажигания:
1 – коммутатор, 2 – первичная обмотка катушки зажигания, 3 – вторичная обмотка, 4 – включатель зажигания, 5 – АКБ, 6 – свеча зажигания, 7 – провод высокого напряжения, 8 – боковой зазор распределителя, 9 – ротор распределителя, 10 – кулачок, 11 – контакты прерывателя, 12 – центральный провод высокого напряжения, I – прерыватель, II – катушка зажигания, Б- база, К – коллектор, Э — эмиттер

Транзисторный коммутатор работает в двух режимах:

  • схема коммутатора открыта для прохождения тока в первичную обмотку катушки зажигания (контакты прерывателя замкнуты)
  • схема коммутатора закрыта для прохождения тока в первичную обмотку катушки зажигания (контакты прерывателя разомкнуты)

При размыкании контактов во вторичной обмотке катушки зажигания наводится ЭДС, и в цепи высокого напряжения течет импульсный ток, обеспечивая искрообразование в свече.

Контакты 11 прерывателя включены в цепь базы транзистора. При замыкании контактов через них проходит ток небольшой силы (0,75 А). Поскольку сила тока базы транзистора незначительна, при разрыве контактов износа от электрической искры практически не происходит. На срок службы контактов влияет только механический износ.

Ток, поступающий на первичную обмотку 2 через транзистор, повышает напряжение во вторичной цепи примерно на 25%. Это позволяет увеличить зазор между электродами свечи зажигания до 1-1,2 мм и тем самым, во-первых, увеличить длину искры, а во-вторых, добиться полного сгорания рабочей смеси в цилиндрах двигателя при любой частоте вращения коленчатого вала. Благодаря мощной искре облегчается пуск двигателя и повышается его экономичность.

В транзисторной системе катушка зажигания имеет большее число витков во вторичной обмотке 3 (41500 витков). Конденсатор в прерывателе-распределителе транзисторной системы зажигания отсутствует.

§

Бесконтактная система зажигания подобна контактно-транзисторной, только управление транзистором в ней происходит не через контактный прерыватель, а посредством бесконтактного датчика. Наибольшее распространение получили бесконтактные системы зажигания с магнитоэлектрическим датчиком.

Датчик (рис. 4.23) состоит из постоянного магнита в виде ротора 13 и статора, имеющего сердечник 11 и обмотку 12. При вращении ротора – распределителя один из его магнитных полюсов проходит около сердечника 11 статора, и в обмотке 12 наводится ЭДС. Если ее направление совпадает с проводимостью перехода база – эмиттер транзистора, то последний «открывается», и ток течет по следующей цепи: « » аккумуляторной батареи – выключатель зажигания 5 – первичная обмотка 3 – переход коллектор К – эмиттер Э транзистора – «масса» — вывод – «-» аккумуляторной батареи.                                      

Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор , один из типов транзистора . Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости . По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы (n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от полевого транзистора , используются заряды одновременно двух типов, носителями которых являются электроны и дырки (от слова «би» — «два»). Схематическое устройство транзистора показано на втором рисунке. Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же главное отличие коллектора — бо́льшая площадь p — n-перехода . Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.

Когда около сердечника 11 (рис. 4.23) пройдет следующий полюс магнита ротора другой полярности, в обмотке 12 снова появится ЭДС, но противоположного направления. Тогда транзистор «закрывается» и размыкает цепь электрического тока, проходившего через первичную обмотку катушки зажигания. Поэтому в ее вторичной обмотке наводится ЭДС высокого напряжения, которая подводится к искровой свече.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                   
 
 
Рис. 4.25а Датчик — распределитель
бесконтактного зажигания:                                                                                            1 – крышка распределителя; 2 – уголек; 3 – пружина крышки; 4 – низковольтный разъем; 5 – грузик; 6 – пружина центробежного автомата; 7 – ось грузика; 8 – упорный подшипник; 9 – подшипник валика; 10 – муфта; 11 – валик; 12 – пластина октан-корректора; 13 – корпус; 14 – шарикоподшипник; 15 – вакуумный регулятор; 16 – магнитоэлектрический датчик; 17 – втулка ротора; 18 – фильц; 19 – бегунок
Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет
Рис. 4.25б Прерыватель-распределитель контактного зажигания:                                        а — распределитель, б — прерыватель, в – центробеж-ный регулятор; 1 — крышка, 2 — зажим, 3 – центро-бежный контакт, 4 — ротор, 5 — рычажок, 6 — кулачок, 7 — подвижный контакт прерывателя, 8 – неподвиж-ный контакт, 9 — пластина кулачка, 10 — корпус, 11 — валик, 12 — регулировочные гайки, 13 — пластины октан-корректора, 14 — масленка, 15 — пружина, 16 — подвижный диск, 17 — вакуумный регулятор опережения зажигания, 18 — диафрагма, 19 — грузик.

Для образования одной искры нужно, чтобы около сердечника статора прошли 2 разнополюсных зубца ротора, поэтому общее число полюсов в 2 раза больше числа цилиндров двигателя.

В отличие от контактной системы зажигания у бесконтактной контролируют не начало размыкания контактов, а момент искрообразования в свече зажигания, который соответствует совпадению меток, нанесенных на роторе и статоре. Эти метки используют при установке угла опережения зажигания. Датчик магнитоэлектрический (рис. 4.25а, поз.16) представляет собой однофазный генератор переменного тока, состоящий из ротора с постоянным магнитом и статора с кольцевой обмоткой, конструктивно объединенных с распределителем. Поэтому этот узел носит название «датчик – распределитель».

Датчики – распределители изготавливаются на базе серийных распределителей зажигания, в которых прерыватель заменен генератором импульсов переменной ЭДС.

4.3.2.4. М икропроцессорная (электронная) система зажигания.

Электронной системой зажигания называется система зажигания, в которой создание и распределение тока высокого напряжения по цилиндрам двигателя осуществляется с помощью электронных устройств. Система имеет другое название — микропроцессорная система зажигания.

Необходимо отметить, что контактно-транзисторная система зажигания и бесконтактная система зажигания также включают электронные компоненты, но данные системы уже имеют свои устоявшиеся названия.

С другой стороны электронная система зажигания не имеет механических контактов, поэтому, по сути, является бесконтактной системой зажигания.

На современных автомобилях электронная система зажигания является составной частью системы управления двигателем. Данная система осуществляет управление объединенной системой впрыска и зажигания, а на последних моделях автомобилей и рядом других систем – впускной и выпускной системами, системой охлаждения.

Существует множество конструкций электронных систем зажигания (Bosch Motronic, Simos, Magneti-Marelli и др.), отличающихся по конструкции. Электронные системы зажигания можно разделить на два вида:

  • системы зажигания с распределителем;
  • системы прямого зажигания.

Первый вид электронных систем зажигания в своей работе использует механический распределитель, с помощью которого осуществляется подача тока высокого напряжения на конкретную свечу. В системах прямого зажигания подача тока высокого напряжения на свечу производится непосредственно с катушки зажигания.

Вместе с тем, электронная система зажигания имеет следующее общее устройство:

  • источник питания;
  • выключатель зажигания;
  • входные датчики;
  • электронный блок управления;
  • воспламенитель;
  • катушка зажигания;
  • провода высокого напряжения (на некоторых видах системы);
  • свечи зажигания.

Входные датчики фиксируют текущие параметры работы двигателя и преобразуют их в электрические сигналы. Система электронного зажигания в своей работе использует входные датчики, входящие в состав системы управления двигателем:

  • датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя;
  • датчик положения распределительного вала;
  • датчик массового расхода воздуха;
  • датчик детонации;
  • датчик температуры воздуха;
  • датчик температуры охлаждающей жидкости;
  • датчик давления воздуха;
  • датчик положения дроссельной заслонки;
  • датчик положения педали газа;
  • датчик давления топлива;
  • кислородный датчик;
  • и другие.

Номенклатура датчиков на разных моделях автомобилей может различаться.

Электронный блок управления двигателем обрабатывает сигналы входных датчиков и формирует управляющие воздействия на воспламенитель.

Воспламенитель представляет собой электронную плату, обеспечивающую включение и выключение зажигания. Основу воспламенителя составляет транзистор. При открытом транзисторе ток протекает по первичной обмотке катушки зажигания, при закрытом — происходит его отсечка и наводка тока высокого напряжения во вторичной обмотке.

Электронная система зажигания может иметь одну общую катушку зажигания, индивидуальные катушки зажигания или сдвоенные катушки зажигания.

Общая катушка зажигания применяется в электронной системе зажигания с распределите-лем. Индивидуальные катушки зажигания устанавливаются непосредственно на свечу, поэтому необходимость в высоковольтных проводах отпадает.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Рис. 4.26. Индивидуальная катушка зажигания

В системах прямого зажигания также используются сдвоенные катушки зажигания. На четырехцилиндровом двигателе устанавливается две таких катушки: одна для 1 и 4 цилиндров, другая – для 2 и 3 цилиндров. Каждая из катушек создает ток высокого напряжения на двух выводах, поэтому искра зажигания всегда происходит одновременно в двух цилиндрах. В одном из цилиндров она воспламеняет топливно-воздушную смесь, в другом происходит вхолостую.

Принцип работы электронной системы зажигания                                                                        В соответствии с сигналами датчиков электронный блок управления вычисляет оптимальные параметры работы системы. Осуществляется управляющее воздействие на воспламенитель, который обеспечивает подачу напряжения на катушку зажигания. В цепи первичной обмотки катушки зажигания начинает протекать ток.

При прерывании напряжения, во вторичной обмотке катушки индуцируется ток высокого напряжения. По высоковольтным проводам или непосредственно с катушки зажигания ток высокого напряжения подается к соответствующей свече зажигания. Создающаяся искра в свече зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь.

При изменении скорости вращения коленчатого вала двигателя датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя и датчик положения распределительного вала подают сигналы в электронный блок управления, который в свою очередь осуществляет необходимое изменение угла опережения зажигания.

При увеличении нагрузки на двигатель управление углом опережения зажигания осуществляется с помощью датчика массового расхода воздуха. Дополнительную информацию о процессе воспламенения и сгорания топливно-воздушной смеси дает датчик детонации. Другие датчики представляют дополнительную информацию о режимах работы двигателя.

Заключение                                                                                                                                                               Для всех систем зажигания общими элементами являются:

  • катушки зажигания
  • свечи зажигания
  • провода высокого напряжения
  • замок зажигания

Конструктивно все элементы выполняются одинаково для всех систем, но имеют различные электрические характеристики и не являются взаимозаменяемыми.

§

Контрольно-измерительные приборы служат для контроля за работой смазочной системы и охлаждения двигателя, наличия топлива в баке и заряда аккумуляторной батареи. К ним относятся указатели давления масла, температуры охлаждающей жидкости, уровня топлива в баке, амперметр и аварийные сигнализаторы пониженного давления масла и перегрева двигателя. Все указатели смонтированы на щитке приборов. Их датчики расположены в зоне измеряемых показателей.

Указатель давления масла — манометр служит для определения давления масла в смазочной системе двигателя. Он состоит из датчика 6 (рис. 4.28, а) и указателя 1. В датчик входит корпус с диафрагмой 4 и ползунковый реостат 5. Подвижный контакт реостата соединен с диафрагмой. Когда давление в магистрали смазочной системы двигателя увеличивается, диафрагма прогибается и перемещает подвижный контакт реостата изменяя его сопротивление.

Электромагнитный указатель 1 состоит из корпуса с экраном, предотвращающим влияние посторонних магнитных полей, трех катушек 3, подвижного постоянного магнита со стрелкой 2, укрепленной подвижно на оси, и неподвижного постоянного магнита для установки стрелки на нулевое деление шкалы.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет

Рис. 4.27. Комбинация приборов автомобиля Ваз 2106
1 — указатель уровня топлива; 2* — контрольная лампа резерва топлива; 3 — указатель температуры жидкости в системе охлаждения двигателя Ваз 2106; 4 — указатель давления масла в системе смазки двигателя; 5 — контрольная лампа недостаточного давления масла в системе смазки двигателя; 6 — спидометр; 7 — суточный счетчик пройденного пути; 8 — суммирующий счетчик пройденного пути; 9 — контрольная лампа подключения дальнего света; 10 — контрольная лампа подключения указателей поворота; 11 — контрольная лампа подключения габаритного света; 12 — рукоятка установки на нуль суточного счетчика пройденного пути; 13 — тахометр Ваз 2106; 14 — контрольная лампа прикрытия воздушной заслонки карбюратора; 15 — контрольная лампа заряда аккумуляторной батареи; 16 — контрольная лампа подключения стояночного тормоза; 17 — тумблер заднего противотуманного фонаря*; 18 — тумблер отопления заднего стекла*; 19 — тумблер внешнего освещения.

При протекании тока по катушкам создается результирующее магнитное поле. Взаимодействуя с этим магнитным полем, стрелка с подвижным постоянным магнитом устанавливается в определенное положение, соответствующее подвижному контакту реостата 5 датчика или давлению масла в магистрали смазочной системы двигателя.

Устройство указателя температуры охлаждающей жидкости (рис. 4.28, б) аналогично устройству указателя давления масла.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Рис 4.28. Указатели давления масла (а) и температуры охлаждающей жидкости (б): 1 — указатель, 2 — стрелка, 3 — катушка, 4 — диафрагма, 5 — реостат, 6 — датчик, 7 — постоянный магнит, 8 — пружина, 9 — терморезистор, 10 — корпус.
 

Датчик указателя температуры представляет собой терморезистор 9 — полупроводниковую шайбу, установленную в металлическом корпусе 10. Сопротивление шайбы меняется в зависимости от изменения ее температуры. Изменение температуры охлаждающей жидкости вызывает резкое изменение сопротивления датчика, что вызывает изменение тока в катушках указателя, и результирующее магнитное поле поворачивает постоянный магнит со стрелкой 2 на деление шкалы, соответствующее температуре охлаждающей жидкости.

Аварийные сигнализаторы предупреждают водителей о недопустимом повышении температуры жидкости в системе охлаждения и падения давления масла в смазочной системе двигателя. В них входят датчик и сигнальная лампа на щитке приборов.

Датчик сигнализатора аварийного давления масла (рис. 4.29, а, б) состоит из корпуса, диафрагмы 3, пружины 4 и контактного устройства 5. При отсутствии давления в магистрали смазочной системы двигателя диафрагма выгибается под действием пружины в сторону от контактов и лампа загорается. При нормальном давлении масла диафрагма выгибается в противоположную сторону, размыкает контакты и сигнальная лампа гаснет (рис. 4.29, б).

Датчик аварийного сигнализатора перегрева двигателя (рис. 4.29 в) установлен в верхнем бачке радиатора. Он состоит из корпуса с латунной гильзой, в которой находятся два контакта 5. Неподвижный контакт соединен с «массой», а подвижный контакт закреплен на упругой биметаллической пластине 6, изолированной от «массы». Снаружи биметаллическая пластина соединена через зажим с сигнальной лампой 1.

При нормальной температуре охлаждающей жидкости контакты датчика разомкнуты. Если температура жидкости выше расчетной, биметаллическая пластина изогнется настолько, что контакты замкнутся и включат в электрическую цепь сигнальную лампочку.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
 
Рис 4.30. Указатель уровня топлива: а — указатель, б — датчик, в — схема работы; 1 — стрелка,2 — катушка, 3 — постоянный магнит, 4 — ползунковый реостат, 5 — корпус, 6 — поплавок с рычагом, 7 — левая катушка, 8 — резистор, 9 — ползунок.
 

Устройство указателя уровня топлива (рис. 4.30а) аналогично устройству описанных выше указателей давления масла и температуры охлаждающей жидкости. Датчик указателя (рис. 4.30 б) представляет собой реостат 4, смонтированный в металлическом корпусе 5. Реостат изменяет сопротивление в зависимости от уровня топлива в баке, поскольку его подвижный контакт (ползунок) соединен с рычагом, на конце которого установлен поплавок 6. Сила тока и магнитное поле левой катушки 7 (рис. 4.30в) зависят от положения ползунка 9 реостата. При полном баке обмотка реостата 4 включена полностью, а сила тока в левой катушке незначительна. В этом случае результирующее магнитное поле всех катушек повернет стрелку с магнитом на отметку «П» (полный бак).

По мере уменьшения уровня топлива в баке сила тока левой катушки увеличивается, так как сопротивление реостата 4 уменьшается и результирующее магнитное поле катушек перемещает стрелку указателя в сторону нулевой отметки. Резистор 8 включен в цепь катушек как тепловой компенсатор.

Амперметр (рис. 4.31) служит для контроля за зарядом аккумуляторной батареи и работой генератора Амперметр включают в электрическую цепь последовательно. Он состоит из корпуса, латунной шины 1, постоянного магнита 2, якоря 3 с осью, стрелки 4 и шкалы. Стрелка закреплена с якорем на оси.

Когда ток в латунной шине отсутствует, якорь расположен вдоль постоянного магнита и удерживает стрелку у нулевого деления шкалы. При протекании электрического тока по латунной шине якорь устанавливается вдоль созданных магнитных силовых линий вокруг шины, поворачиваясь вместе со стрелкой на определенный угол.

Величина направления угла поворота стрелки с якорем зависит от силы направления тока в шине. Если стрелка отклоняется к знаку « », значит батарея заряжается, а если к знаку «-» — разряжается.

§

Приборы освещения и сигнализации это потребители тока, к которым электрический ток с напряжением 12 вольт подается при включении соответствующего переключателя, находящегося в салоне автомобиля.

Приборы освещения необходимы при движении автомобиля в темное время суток и в условиях недостаточной видимости. Они обозначают габаритные размеры транспортных средств, обеспечивают освещение дороги и внутренних пространств автомобиля.

Приборы освещения включают в себя:

  • фары грузового автомобиля /блок-фары легкового автомобиля,
  • задние фонари,
  • лампы освещения номерного знака,
  • лампы освещения салона автомобиля,
  • лампу освещения подкапотного пространства,
  • лампу освещения багажника

Блок-фара легкового автомобиля (рис. 61) состоит из корпуса, отражателя и рассеивателя. Внутри нее в специальном гнезде установлена лампа, имеющая два режима работы — ближнего и дальнего света фар. Управление режимами работы фар производится из салона автомобиля с помощью переключателя. Также в фаре находится лампа габаритного света, которая включается для обозначения размеров машины. В этом же общем корпусе располагается и лампа указателя поворота.

У грузовых автомобилей устройство фар аналогичное, но габаритные фонари и указатели поворота выполнены отдельно от фар.

Задние фонари (рис. 4.34) имеют лампы габаритного света, которые включаются вместе с передними габаритными огнями. Там же находятся лампы стоп-сигналов, указателей поворота и заднего хода.

Приборы сигнализации служат для информирования других водителей и пешеходов обо всех изменениях направления движения автомобиля, его торможениях и остановках, а также для предупреждения об опасности.

К приборам сигнализации относятся:

  • передние и задние указатели поворотов,
  • бортовые повторители указателей поворотов,
  • лампы стоп-сигналов,
  • лампы включения заднего хода,
  • звуковой сигнал.

При включении кнопки (клавиши) аварийной сигнализации, передние указатели поворотов, боковые повторители указателей и задние указатели работают в прерывистом режиме одновременного «моргания». Это сигнал предупреждения других участников движения о неприятностях с автомобилем или водителем.

Прочие приборы

Также к потребителям тока относится дополнительное оборудование:

  • бортовой компьютер
  • электродвигатель привода стеклоочистителей
  • электродвигатель привода отопителя
  • электродвигатель привода подъемников стекол
  • кондиционер
  • радиооборудование
  • прикуриватель
  • и др.

Предохранители

Все потребители электроэнергии автомобиля включены в общую электрическую схему. Для защиты электрических цепей при перегрузках и коротких замыканиях применяют предохранители. В легковых автомобилях наибольшее распространение приобрели плавкие предохранители, объединенные в монтажный блок. Каждый предохранитель защищает свою цепь.

Плавкие предохранители. На торцы пластмассового или керамического цилиндра надевается очень тонкая металлическая пластина определенного сечения. Ширина пластин подобрана таким образом, что она перегорает при повышении силы тока на 50%.

§

Общие сведения о трансмиссии

После того как рабочая смесь сгорела, двигатель набрал необходимую мощность, мaxoвик двигателя равномерно вращается. Теперь эту мощность следует передать дальше. Вот эти задачи и решает трансмиссия («транспортная миссия») автомобиля.

Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам автомобиля и изменения крутящего момента как по величине, так и по направлению.

В состав трансмиссии входят:

· сцепление

· коробка передач

· раздаточная коробка

· карданные передачи

· ведущие мосты

· привод ведущих колес

Выстраивается цепочка для передачи движения, и каждый из узлов выполняет свои определенные функции, а вместе они позволяют автомобилю уверенно двигаться по любым дорогам, перевозить пассажиров и различные грузы.

Ведущие мосты — это непосредственно то, что вращает колеса, которые двигают автомобиль. В зависимости от расположения двигателя и ведущих мостов автомобили разделяют на заднеприводные, переднеприводные и полноприводные.

Полноприводные автомобили кроме коробки передач имеют и раздаточную коробку, которая предназначена для распределения (раздачи) усилия на все ведущие оси автомобиля, а также для включения и выключения переднего ведущего моста.

Раздаточные коробки устанавливаются в трансмиссии после коробки передач. Обычно они снабжаются двухступенчатым редуктором. В результате наличия двух ступеней включения увеличивается диапазон передаточных чисел силовой передачи и удваивается общее число передач автомобиля.

Один ряд передач получается при включении высшей передачи раздаточной коробки, а второй – с большим передаточным отношением – при включении низшей передачи. Увеличение диапазона передаточных чисел и общего числа передач позволяют наиболее эффективно использовать располагаемую мощность двигателя при разных дорожных условиях.

Колесная формула показывает, сколько вceгo колес у автомобиля и сколько из них — ведущие.

У легковых автомобилей колесная формула, как правило, 4х2. Это передние, если aвтомобиль переднеприводный (ВАЗ 2110, BA3 2108), или задние, если автомобиль классической компоновки (ВАЗ 2107, «Волга»). У «Нивы» колесная формула 4х4, то есть все колеса у нее — ведущие. Ее еще называют «автомобилем повышенной проходимости». Если забуксуют два колеса, им на помощь придут два оставшиеся. У многоколесных грузовиков колесные формулы 6х4. 6х6. А бывают и 8х8, и даже 12х12, это специальные автомобили, предназначенные для транспортировки крупногабаритных грузов в условиях бездорожья, например передвижные ракетные комплексы.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет    Рис. 5.1. Схемы трансмиссий

Типы трансмиссий

По характеру связи между двигателем и ведущими колесами, а также по способу преобразования крутящего момента трансмиссии делятся на:

  • механические,
  • комбинированные (гидромеханические),
  • электрические
  • гидрообъемные.

Наибольшее распространение получили механические трансмиссии, выполненные по различным схемам (рис. 5.2) в зависимости от общей компоновки агрегатов автомобиля, включая расположение двигателя и ведущих колес.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                               Рис.5.2. Схемы механических трансмиссий автомобилей с колесными формулами 4х2(а), 4х4 (б), 4х6 (в), бортовой 6х6 (г): 1 – сцепление, 2 – коробка передач, 3 – карданная передача, 4 – главная передача, 5 – дифференциал, 6 – полуоси, 7 – раздаточная коробка, 8 – бортовые редукторы, 9 — двигатель

Механическая трансмиссия (рис. 5.2, а), применяемая на большинстве грузовых и легковых автомобилей, состоит из сцепления, коробки передач, карданной и главной передач, дифференциала и двух полуосей. Трансмиссии автомобилей с двумя и более ведущими мостами (рис. 5.2, б, в) оборудуют раздаточной коробкой и дополнительными карданными валами (передачами 3), а каждая пара ведущих колес имеет свою главную передачу, полуоси и дифференциал. Вышеописанные схемы трансмиссий часто называют мостовыми, так как крутящий момент подводится к каждому ведущему мосту, а затем распределяется между правым и левым ведущими колесами данного моста.

В отдельных конструкциях полноприводных автомобилей с колесной формулой 6X6: 8X8 или 10Х10 применяют механическую бортовую трансмиссию (рис. 5.2, г). В такой трансмиссии крутящий момент от двигателя через сцепление и коробку передач передается к раздаточной коробке, в которой крутящий момент делится поровну между правым и левым бортами (колесами каждой стороны). От раздаточной коробки крутящий момент подводится к бортовым редукторам 8, а от последних — к колесам. При этом у каждого колеса устанавливается своя главная передача. Бортовая трансмиссия по устройству значительно сложнее, поэтому ее применение ограничено.

Рефераты:  Реферат: Право собственности. Собственность в экономической системе -

Комбинированную (гидромеханическую) трансмиссию применяют на ряде моделей автомобилей (БелАЗ-540, ЗИЛ-114) и автобусов (ЛиАЗ-677М и др.). В комбинированную трансмиссию входит гидротрансформатор и механическая коробка передач. Гидротрансформатор устанавливают вместо сцепления (см. рис. 5.2, а, б, в). Крутящий момент от гидротрансформатора передается к механической коробке передач с автоматическим управлением. Такую трансмиссию часто называют гидромеханической передачей.

Электрическую трансмиссию применяют на карьерных автомобилях-самосвалах (БелАЗ-549, -75191, -75211) грузоподъемностью 75— 170 т. Электрическая трансмиссия состоит из генератора постоянного тока, приводимого в действие V-об-разными дизелями с турбонаддувом мощностью 770—1690 кВт и тяговых электродвигателей ведущих колес. Электрическая трансмиссия обеспечивает преобразование механической энергии дизеля в электрическую, которая от генератора передается тяговым электродвигателям, расположенным совместно с редукторами в ведущих колесах автомобиля. Электродвигатели в сборе с ведущими колесами обычно называют электромоторколесами. Электротрансмиссия упрощает конструкцию привода к ведущим колесам, однако ее применение ограничено из-за большой металлоемкости и несколько меньшего к. п. д. по сравнению с механическими и гидромеханическими трансмиссиями автомобилей особо большой грузоподъемности.

Гидрообъемная трансмиссия обеспечивает преобразование механической энергии в напор циркулирующей жидкости. В такой трансмиссии гидронасос, приводимый в действие от двигателя внутреннего сгорания, соединен трубопроводами с гидродвигателями. Напор жидкости, создаваемый гидронасосом, преобразуется в крутящий момент на валах гидродвигателей, соединенных с ведущими колесами автомобиля. Недостатками гидрообъемной трансмиссии по сравнению с механической являются большие габаритные размеры и масса, меньший КПД и высокая стоимость. Поэтому такая трансмиссия не находит широкого применения.

Сцепление

Сцепление является первым агрегатом трансмиссии и предназначено для передачи крутящего момента от маховика коленчатого вала двигателя к первичному валу коробки передач. Оно позволяет водителю кратковременно прерывать передачу крутящего момента, как бы отделять двигатель от трансмиссии, а затем и плавно их соединять. Сцепление состоит изпривода сцепления и механизма сцепления.

Механизм сцепления. Представляет собой устройство, в котором происходит передача крутящего момента за счет работы сил трения. Механизм сцепления позволяет кратковременно разъединять двигатель и коробку передач, а затем вновь плавно их соединять. Элементы механизма заключены в картер сцепления, который крепится к картеру двигателя.

Механизм сцепления (рис. 5.4) состоит из:                                                                                                                     — картера,
— кожуха,
— ведущего диска (которым является маховик коленчатого вала двигателя),
— нажимного диска с пружинами,
— ведомого диска со специальными износостойкими накладками.

Ведомый диск, связанный с первичным валом коробки передач, постоянно прижат к маховику нажимным диском под воздействием пружин или одной тарельчатой пружины. За счет огромных сил трения между маховиком, ведомым и нажимным дисками все они, как единое целое, вращаются при работе двигателя. Но это только тогда, когда водитель не трогает педаль сцепления, независимо от того движется его автомобиль или стоит на месте.

Привод выключения сцепления. В автомобиле практически каждый механизм имеет свой привод, посредством которого он приводится в действие. Привод может состоять из большого количества отдельных узлов и деталей, может быть механическим, гидравлическим или иным.

Привод выключения сцепления гидравлический (рис. 5.4) состоит из:                                                             — педали;
— главного цилиндра;
— рабочего цилиндра;
— вилки выключения сцепления;
— выжимного подшипника;
— трубопроводов.

При нажатии на педаль сцепления усилие ноги водителя через шток и поршень передается жидкости, которая, в свою очередь, передает давление от поршня главного цилиндра на поршень рабочего цилиндра. Далее шток рабочего цилиндра перемещает вилку выключения сцепления и нажимной подшипник, который передает усилие на механизм сцепления. Когда водитель отпускает педаль, под воздействием возвратных пружин все детали привода занимают исходные позиции.           

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                      Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет             

Рис. 5.7. Сцепление выключено                                           Рис. 5.8. Сцепление включено

На многих переднеприводных автомобилях используется механический привод, где педаль сцепления связана с вилкой выключения с помощью троса в оболочке (рис. 5.6).

По числу ведомых дисков фрикционные сцепления делятся на одно-и двухдисковые. Однодисковые сцепления применяются на легковых автомобилях, малых автобусах и грузовых автомобилях небольшой грузоподъемности.

Однодисковые сцепления могут быть с периферийным расположением пружин и с одной мембранной пружиной.

Однодисковое сцепление с периферийным расположением пружин. На автомобилях ЗИЛ-130, ГАЗ-66-11, ГАЗ-бЗ-12, ГАЗ-24-10 «Волга», автобусах ПАЗ-672М, РАФ-2203 «Латвия» и др. устанавливают однодисковые фрикционные сцепления с периферийными нажимными пружинами.

В качестве нажимного устройства в таких сцеплениях может использоваться несколько цилиндрических пружин с периферийным расположением по окружности нажимного диска. Сцепление с такими пружинами отличается достаточно высоким нажимным усилием и простотой обслуживания. Сцепление автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 5.9) расположено в чугунном картере, установленном на блоке цилиндров. Ведущая часть сцепления включает в себя маховик, нажимной диск и кожух, прикрепленный к маховику болтами. К нажимному диску при помощи игольчатых подшипников крепятся рычаги, установленные на пальцах опорных вилок, закрепленных гайками в кожухе сцепления. По окружности кожуха расположено нажимных пружин, под которые со стороны нажимного диска подложены теплоизоляционные шайбы, уменьшающие передачу тепла к пружинам, теряющим при нагреве свои упругие свойства.

Ведомая часть сцепления состоит из ведомого диска, ступицы и ведущего вала коробки передач. С обеих сторон к ведомому диску прикреплены фрикционные накладки из медно-асбестовой плетенки или другой металлоасбестовой композиции, обладающей высокими фрикционными свойствами. Со ступицей 24 ведомый диск соединяется при помощи пружин, которые являются составной частью пружино-фрикционного гасителя крутильных колебаний (демпфера).

Гаситель крутильных колебаний уменьшает крутильные колебания, возникающие из-за неравномерности вращения коленчатого вала двигателя, при резких изменениях частоты вращения валов трансмиссии, движении автомобиля по неровностям дороги, резком включении сцепления и т. д. Эффективное уменьшение (гашение) крутильных колебаний повышает долговечность механизмов трансмиссии, особенно зубчатых передач и карданных валов.

Управление сцеплением осуществляется при помощи механизма выключения, привод которого может быть механическим или гидравлическим. Для облегчения пользования сцеплением иногда в механический привод встраивают вакуумный или пневматический усилители (автомобиль МАЗ-5335).

Привод механизма выключения сцепления механический, смонтирован на левом лонжероне рамы и соединен при помощи рычагов и тяг с вилкой выключения сцепления. При нажатии на педаль сцепления ее вал поворачивается и через рычаг, тягу и рычаг действует на вилку, а через нее на муфту 11 и выжимной подшипник. В результате этого муфта вместе с подшипником перемещается и нажимает на внутренние концы рычагов, которые, опираясь средней частью на пальцы опорной вилки, отводят своими наружными концами нажимной диск от ведомого.

После прекращения нажатия на педаль и плавном ее отпускании муфта с подшипником под действием пружины и педаль привода под действием оттяжной пружины возвращаются в исходное положение. В момент включения сцепления крутящий момент от маховика передается к кожуху 13, а от него через четыре пары пластинчатых пружин на нажимной диск. При этом под действием нажимных пружин ведомый диск надежно зажимается между рабочими плоскостями маховика и нажимного диска. Таким образом передается крутящий момент от маховика двигателя через ведомый диск и его шлицевое соединение в коробку передач и далее к другим агрегатам трансмиссии.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет

Рис. 5.9. Сцепление автомобиля ЗИЛ-130: а — устройство; б — привод сцепления

Однодисковые сцепления с мембранной пружиной. Мембранная пружина применяется в сцеплениях автомобилей семейств ВАЗ, а также в сцеплениях грузовых автомобилей особо малой грузоподъемности. Особенностью такого сцепления является то, что в нем функции нажимных пружин и рычагов, отводящих нажимной диск, выполняет мембранная пружина. В свободном состоянии она имеет форму тарельчатого диска в виде усеченного конуса. От отверстия у вершины конуса идут радиальные прорези, образующие лепестков, выполняющих роль выжимных рычагов сцепления.

К преимуществам такой пружины следует отнести то, что она способствует созданию более равномерного и постоянного давления на нажнмной диск, а также поддержанию заданного крутящего момента во фрикционном сопряжении по мере изнашивания накладок ведомого диска.

Сцепление с мембранной пружиной (рис. 17, а) состоит из двух неразборных в процессе эксплуатации частей. В одну из них входит кожух с установленными в нем мембранной пружиной и нажимным диском, а в другую — ведомый диск с гасителем крутильных колебаний. Кожух центрируется относительно маховика на штифтах и крепится к нему болтами. Крутящий момент от кожуха к нажимному диску передается через три упругие пластины. С внутренней стороны кожуха при помощи ступенчатых заклепок установлены два кольца, которые являются опорами для мембранной пружины. Располагаясь между кольцами, она имеет возможность прогибаться относительно них.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет

Рис. 5.10. Сцепление с мембранной пружиной:
а — продольный разрез; б — сцепление включено; в — сцепление выключено

При включенном сцеплении (рис. 5.10, б) мембранная пружина 8 благодаря своей форме и установке между опорными кольцами, нагружает нажимной диск, надежно зажимая ведомый диск между ним и плоскостью маховика, в результате чего крутящий момент передается на ведущий вал (см. рис. 5.10, а) коробки передач.

При нажатии на педаль сцепления вилка выключения сцепления перемещает расположенный на муфте выжимной подшипник, который через специальное фрикционное кольцо перемещает центральную часть мембранной пружины в сторону маховика (рис. 5.10, в). При этом ее наружная часть удаляется от него и при помощи фиксаторов перемещает за собой нажимной диск, освобождая при этом ведомый диск. Передача крутящего момента на ведущий вал коробки передач прекращается.

Двухдисковые сцепления. Применяются на грузовых автомобилях большой грузоподъемности. Т.к. передаваемый крутящий момент у таких автомобилей велик, то габаритные размеры сцепления также необходимо значительно увеличить. Чтобы этого избежать, применяют двухдисковые сцепления.

На автомобилях КамАЭ-5320, «Урал-4320», MA3-5335, автобусах ЛАЗ-4202 и др. устанавливают двухдисковые фрикционные сцепления с периферийным расположением пружин.

В отличие от однодискового, двухдисковое сцепление (рис .5.11), имеет два ведомых, и два ведущих диска: промежуточный 3 и нажимной 12, установленные поочередно.

Число ведомых дисков более одного увеличивает поверхность трения при передаче больших моментов. Ступицы ведомых дисков помешены на шлицы вала 14, который одновременно является валом коробки передач. Передний конец вала опирается на шариковый подшипник, установленный в расточке коленчатого вала.

Ведомые диски сцепления зажаты между торцовыми поверхностями маховика и ведущих дисков цилиндрическими нажимными пружинами 10, которые равномерно расположены в кожухе.

Промежуточный ведущий диск 3 имеет рычажный механизм 2, который автоматически устанавливает диск в среднее положение при выключении сцепления.

Отжимные рычажки 4 прикреплены к кожуху вилками и гайками. Наружные концы рычажков шарнирно соединены с нажимным диском 12, а внутренние — с упорным кольцом 9. Педаль сцепления связана с подшипником через вилку 8 выключения, рычаги и тяги.

При нажатии на педаль упорный подшипник 6 переместит вперед кольцо с внутренними концами отжимных рычажков, а наружные концы рычажков 4 отведут назад нажимной диск 12. Под действием рычажного механизма 2 промежуточный ведущий диск 3 отойдет от маховика и нажимного диска, вращение на ведомые диски от коленчатого вала передаваться не будет.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
 
Рис. 5.11. Сцепление автомобилей семейства КамАЗ:
1 – маховик, 2 – рычажный механизм, 3 – промежуточный диск, 4 – отжимной рычажок, 5 – вилка, 6 – упорный подшипник, 7 – шланг смазывания подшипника, 8 – вилка выключения, 9 – упорное кольцо, 10 – нажимная пружина, 11 – кожух, 12 – нажимной диск, 13 – ведомые диски, 14 — вал
 
Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
 
Рис. 5.12.Рычажной механизм сцепления автомобиля КамАЗ:                                                  а — устройство; б, в — сцепление — соответственно включено и выключено; 1 — промежуточный диск; 2 — рычаг (кулачек); 3 — ось; 4 — маховик; 5 — ведомые диски; 6 — нажимной диск

Рычажный механизм (рис.5.12), основан на действии рычагов 2 установленных на осях 3,которые закручены пружинами, помещенными в четырех выступах промежуточного диска 1. Рычаги расположены между маховиком 4 и нажимным диском 6, и при включенном сцеплении они занимают положение, показанное на рис. 5.11. При этом пружины на осях 3 получают дополнительную закрутку. При выключении сцепления нажимной диск 6, отходит от маховика, и рычаг 2 поворачивается усилием закрученных пружин и занимает показанное на рис. 5.12в положение. В этом положении рычаги отталкивают промежуточный диск 1 от маховика и ограничивают сближение с ним нажимного диска.

Коробки переключения передач

Общие сведения из механики

Для выполнения полезной работы машиной-орудием, как правило, угловые скорости должны быть значительно ниже, чем скорости валов двигателей, и в то же время требуются большие вращающие моменты. Из этого ясно, что в большинстве случаев непосредственная связь валов двигателя и рабочей машины невозможна. А из того, что режим работы машины-орудия требует регулирования скорости и такое регулирование осуществлять в двигателе нецелесообразно, становится ясным, что для выполнения перечисленных требований необходимо между машиной-двигателем и машиной-орудием расположить промежуточное устройство, называемое механической передачей.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Важнейшей характеристикой любой передачи является передаточное отношение, которое показывает, во сколько раз частота вращения n1 ведущего вала передачи больше или меньше частоты вращения n2 ведомого вала.

Механические передачи классифицируют:

  1. по принципу передачи движения:

· передачи трением (фрикционная, ременная);

· зацеплением (зубчатые, червячные, цеп­ные; передачи винт-гайка);

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет

Рис.5.13. Механические передачи с непосредственным контактом тел вращения:
а — фрикционная передача; б — зубчатая передача; в — червячная передача; г, д — передачи винт-гайка

  1. по способу соединения деталей:

· передачи с непосредственным контактом тел вращения (фрикционные, зубчатые, червячные, передачи винт-гайка);

· передачи с гибкой связью (ременная, цепная)

  1. по взаимному расположению ведущего и ведомого валов в пространстве:

· передачи между параллельными валами;

· передачи между пересекающимися валами;

· передачи между скрещивающимися вала­ми

  1. по соотношению скоростей ведущего и ведомого звеньев на замедляющие (редукторы) и ускоряющие (мультипликаторы)

Ременная передача . Ременная передача относится к передачам трением с гибкой связью. Состоит из ведущего и ведомого шкивов, огибаемых ремнем рис.21. Нагрузка передается силами трения, возникающими между шкивом и ремнем вследствие натяжения последнего

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Рис. 5.15. Ременная передача

Ременные передачи применяют в большинстве случаев для передачи движения от электродвигателя, когда по конструктивным соображениям межосевое расстояние должно быть достаточно большим, а передаточное число и не строго постоянным.

В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи (рис.5.16) бывают:
1) плоскоременные;
2) клиноременные;
3) круглоременные;                                                                                                                                                          4) зубчатые

Достоинства ремённых передач:

· Простота конструкции и малая стоимость

· Возможность передачи мощности на значительные расстояния (до 15 м)

· Плавность и бесшумность работы

Недостатки ремённых передач:

· Большие габаритные размеры, в особенности при передаче значительных мощностей

· Малая долговечность ремня в быстроходных передачах

· Большие нагрузки на валы и подшипники от натяжения ремня

· Непостоянное передаточное число из-за неизбежного упругого проскальзывания ремня

Передаточное отношение ременной передачи выражается через отношение диаметров ведомого и ведущего валов:

u = d 2 / d 1 , где u – передаточное отношение ременной передачи,                                  

                                 d1 — диаметр ведущего вала;

                         d2 —  диаметр ведомого вала

Цепная передача . Цепная передача относится к передачам зацеплением с гибкой связью. Цепные передачи применяют для передачи движения между параллельными валами, расположенными на значительном расстоянии, когда ременные ненадежны. Передача состоит из ведущей и ведомой звездочек и огибаемой их приводной цепи.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Рис. 5.17. Зубчатая передача

Достоинства цепных передач:

· Передача движения зацеплением, а не трением позволяет передавать большие мощности, чем с помощью ремня

· Отсутствие скольжения и буксования обеспечивает постоянство среднего передаточного отношения

· Цепные передачи хорошо работают в условиях частых пусков и торможений

· Цепные передачи имеют высокий КПД

Недостатки цепных передач:

· Износ цепи при недостаточной смазке и плохой защите от грязи

· Сложный уход за передачей

· Повышенная вибрация и шум

· Удлинение цепи в результате износа шарниров и сход цепи со звёздочек

Передаточное отношение цепной передачи выражается через отношение числа зубьев ведомой и ведущей звездочек:

u = z 2 / z 1 , где u – передаточное отношение цепной передачи,                                  

                                z1 — число зубьев ведущей звездочки;

                        z2 —  число зубьев ведомой звездочки

Фрикционная передача. Фрикционной передачей называется механизм, служащий для передачи вращательного движения от одного вала к другому с помощью сил трения, возникающих между насаженными на валы и прижатыми друг к другу дисками, цилиндрами или конусами (рис. 24).

Фрикционные передачи относятся к передачам с непосредственным контактом. Их работа основана на принципе использования силы трения. К ним относятся вариаторы, отличающиеся простотой конструкции, позволяющие легко обеспечить бесступенчатое регулирование частоты вращения ведомого вала.

Достоинства фрикционных передач:

  • простота конструкции
  • плавность и бесшумность работы
  • возможность плавного изменения передаточного числа на ходу машины

Недостатки фрикционных передач:

  • значительная радиальная нагрузка на опоры валов, которая может до 35 раз превышать передаваемое окружное усилие и вызывающее интенсивное изнашивание рабочих элементов передачи и разрушение катков
  • фрикционные не обеспечивают строгого постоянства передаточного числа при изменении нагрузки
  • имеют сравнительно невысокий КПД

Передаточное отношение фрикционной передачи выражается через отношение числа диаметров ведомого и ведущего катков:

u = D 2 / D 1 , где u – передаточное отношение фрикционной передачи,                                  

                                   D1 — диаметр ведущего катка;

                                     D2 — диаметр ведомого катка

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  Рис. 5.18. Фрикционные передачи:                      I — цилиндрическая с прямым ободом; II — цилиндрическая с клинчатым ободом; III — коническая; IV — лобовая; V — с передвижным цилиндрическим колесом.

Зубчатые передачи . Зубчатая передача относиться к передачам зацеплением с непосредственным контактом пары зубчатых колёс. Меньшее из колёс передачи принято называть шестерней, а большее – колесом.

Достоинства зубчатых передач:

· высокая нагрузочная способность

· малые габариты

· большая надёжность и долговечность (40000 ч)

· постоянство передаточного числа

· высокий КПД (до 0,97…0,98 в одной ступени)

· простота в эксплуатации

Недостатки зубчатых передач:

· повышенные требования к точности изготовления и монтажа

· шум при больших скоростях

По взаимному расположению геометрических осей валов различают передачи:

  • с параллельными осями – цилиндрические (рис.5.19, а-г);
  • с пересекающимися осями – конические (рис.5.19, д; е);
  • со скрещивающимися осями – цилиндрические винтовые (рис.5.19, ж);
  • конические гипоидные и червячные (рис. 5.19, з);
  • реечная передача (рис. 5.19, и)

Передаточное отношение зубчатой передачи выражается через отношение числа зубьев ведомого и ведущего колес:

u = z 2 / z 1 , где u – передаточное отношение зубчатой передачи,                                  

                                z1 — число зубьев ведущего колеса;

                        z2 —  число зубьев ведомого колеса

Червячная передача. Червячные передачи (рис. 5.19,ж и 5.20) применяют для передачи вращательного движения между валами, геометрические оси которых скрещиваются. В большинстве случаев ведущим является червяк, т. е. короткий винт с трапецеидальной или близкой к ней резьбой.

Для облегания тела червяка венец червячного колеса имеет зубья дугообразной формы, что увеличивает длину контактных линий в зоне зацепления. Червячная передача — это зубчато-винтовая передача, движение в которой осуществляется по принципу винтовой пары.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  Рис. 5.20. Червячная передача

Достоинства червячной передачи:

· Плавность и бесшумность работы

· Компактность и сравнительно небольшая масса конструкции

· Возможность большого редуцирования, т. е. получения больших передаточных чисел (в отдельных случаях в не силовых передачах до 1000)

· Возможность получения самотормозящей передачи, т. е. допускающей передачу движения только от червяка к колесу

Недостатки червячной передачи:

· Сравнительно низкий к.п.д. вследствие скольжения витков червяка по зубьям колеса

· Значительное выделение теплоты в зоне зацепления червяка с колесом

· Необходимость применения для венцов червячных колес дефицитных антифрикционных материалов

· Повышенное изнашивание и склонность к заеданию

Передаточное отношение червячной передачи выражается через отношение числа зубьев колеса к числу заходов резьбы на червяке:

u = z к / z ч , где u – передаточное отношение червячной передачи,                                  

                                zк — число зубьев колеса;

                        zч —  число заходов резьбы на колесе

Передача винт-гайка . Предназначена для преобразования вращательного движения в поступательное движение (рис.5.21). При этом как винт, так и гайка могут иметь либо одно из названных движений, либо оба движения одновременно.

Применяют поднятия грузов (домкраты), создание больших усилий до 1000 кН при малых перемещениях (прессы, нажимные устройства, тиски и т.п.) и получения точных перемещений (ходовые винты станков, измерительные приборы, делительные и регулировочные устройства).

                                                                                                                                                                          Достоинства передачи винт-гайка:

· Большой выигрыш в силе;

· Возможность получения медленного движения с высокой точностью перемещения; компактность при высокой нагрузочной способности;

· Простота конструкции и изготовления;

· Плавность и бесшумность;

· Высокая надежность

Недостатки передачи винт-гайка:

· Повышенный износ резьбы, вызываемый большим трением;

· Низкий КПД

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Рис. 5.21. Передача винт — гайка

§

Коробка передач (КП) служит для изменения силы тяги на ведущих колесах, скорости и направления движения автомобиля. Действия КП основана на том, что вращение от коленчатого вала двигателя передается на ведущие колеса через набор парных шестерен с разным числом зубьев, входящих в зацепление между собой в разных сочетаниях, образующих несколько передач (ступеней).

При трогании автомобиля с места и движении на подъем с грузом крутящий момент на ведущих колесах должен быть большим, чем во время движения по горизонтальному участку дороги. Тем самым подтверждается «золотое правило механики»: проигрываем в скорости – выигрываем в силе.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет           Рис. 5.22. Ступенчатая передача

В передаче из двух шестерен (рис. 5.22), в которых меньшая – ведущая, а большая – ведомая, крутящий момент на ведомой шестерне больше, чем на ведущей во столько раз, во сколько число зубьев ведомой шестерни больше числа зубьев ведущей. При этом частота вращения (или скорость) ведомой шестерни будет соответственно меньше частоты вращения ведущей шестерни.

Значение, получаемое от деления числа зубьев ведомой шестерни на число зубьев ведущей шестерни, называется передаточным числом. Если в передаче участвуют несколько пар шестерен, то общее передаточное число получается умножением передаточных чисел всех пар шестерен, участвующих в передаче. Таким образом, КП изменяет не только крутящий момент или силу, с которой колесо отталкивается от дороги, но и скорость движения автомобиля.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                                Рис. 5.23. Простейшая коробка передач                                                                                                         1 – картер, 2 – шестерня первичного вала, 3 – зубчатый венец, 4 – рычаг переключения передач, 5 – ползуны, 6 – подвижная шестерня третьей и четвертой передач, 7 – подвижная каретка шестерен первой передачи и заднего хода, 8 – вилка, 9 – блок шестерен заднего хода, 10 – шестерня заднего хода, 11 – шестерня первой передачи, 12 – шестерня постоянного зацепления

На рисунке 5.23 показана схема простейшей КП, имеющей три скорости переднего хода и одну заднюю. Введение в зацепление малой шестерни каретки 7, расположенной на ведомом валу, с шестерней 11 на промежуточном валу позволяет получить низшую (первую) передачу, при этом частота вращения ведомого вала будет наименьшей по сравнению с частотой его вращения при зацеплении других пар шестерен на переднем ходу, а крутящий момент – наибольшим.

В картере 1 расположены 3 вала. Ведущий и ведомый валы расположены на одной оси, причем ведомый вал передним концом опирается на подшипник, помещенный внутри заднего конца ведущего вала. Передача вращения от ведущего вала на ведомый происходит через промежуточный вал. С этой целью ведущий вал находится в постоянном зацеплении с промежуточным валом через шестерни 2 и 12.

Две передачи переднего хода включают при помощи зацепления шестерен, жестко посаженных на промежуточном валу с подвижными шестернями, расположенными на шлицах ведомого вала. Подвижные шестерни (каретки) ведомого вала передвигают рычагом 4 переключения передач через вилки 8, которые перемещаются вместе с ползунами 5. Третья передача включается перемещением самой малой подвижной шестерни до зацепления ее внутренней зубчатой поверхности с зубчатым венцом 3 ведущего вала. В этом случае вращение от ведущего вала передается напрямую ведомому валу, минуя промежуточный вал.

Для включения заднего хода используют блок шестерен 9заднего хода. Он установлен свободно на оси, запрессованной в картере КП. При движении задним ходом вращение от ведущего вала на ведомый передается через самую малую шестерню 10 промежуточного вала и блок шестерен на самую большую подвижную шестерню каретки 7. Механизм переключения передач размещен на верхней крышке картера КП.

В зависимости от числа передвижных кареток шестерен различают двухходовые и трехходовые КП. Рассмотренная КП – двухходовая трехступенчатая. Число ступеней определяется числом передач, включаемых для движения вперед.

§

Устройство КП. Основу КП составляет картер 13 (рис. 5.24) и крышка 21. Внутри корпуса на подшипниках вращаются 3 вала: первичный (ведущий) 18, вторичный (ведомый) 6 и промежуточный 15.

Первичный вал изготовлен заодно с ведущей шестерней и зубчатым венцом А. Передний конец вала 18 установлен на подшипнике в торцовой выточке коленчатого вала, а задний – в гнезде передней стенке картера КП.

Вторичный вал  в средней части имеет шлицы и передним концом опирается на роликовый подшипник 19, установленный в торцовой выточке первичного вала. Другой конец вторичного вала опирается на подшипник, смонтированный в задней стенке корпуса. Оси первичного и вторичного валов совпадают между собой. На шлицах вторичного вала установлена подвижная шестерня 5 первой и второй передач.

На промежуточном валу расположены шестерни разного диаметра, выполненные в виде блока и жестко закрепленные на валу. Передняя шестерня 14 промежуточного вала находится в постоянном зацеплении с шестерней первичного вала, поэтому промежуточный вал вращается всегда вместе с первичным валом.

Для снижения шума все шестерни постоянного зацепления выполнены косозубыми. Шестерни 5, 8, 9 и 10 – прямозубые.

На гладкой части вторичного вала свободно помещены шестерни второй и третьей передач, имеющие внутри бронзовые втулки. Шестерня второй передачи 4 сзади снабжена наружным зубчатым венцом, на который могут надвигаться внутренние шлицы ступицы подвижной шестерни 5 при перемещении ее вперед.

Шестерня 3 третьей передачи, как и ведущая шестерня первичного вала, снабжена зубчатым венцом, на который может надвигаться зубчатая муфта синхронизатора 16.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                         Рис.5.24. Коробка передач автомобиля ГАЗ:                                                                                                 а – устройство, б – схема переключения передач, 1 – рычаг переключения передач, 2 – вилка, 3 и 12 – шестерни третьей передачи, 4 и 11 – шестерни второй передачи, 5 – подвижная шестерня первой и второй передач, 6 – вторичный вал, 7 – привод спидометра, 8 – шестерня первой передачи и заднего хода, 9 и 10 – блок шестерен заднего хода, 13 – картер, 14 и 17 – шестерни привода промежуточного вала, 15 – промежуточный вал, 16 – синхронизатор, 18 – первичный вал, 19 – роликовый подшипник, 20 – шарик фиксатора, 21 – крышка, А, Б, В – зубчатые венцы, ЗХ – задний ход, НП – нейтральная передача, I – IV — передачи

Работа КП. Коробка передач имеет четыре передачи для движения вперед и одну передачу заднего хода. Первую и вторую передачу включают перемещением подвижной шестерни 5 соответственно назад или вперед. При включении второй передачи шлицевая ступица шестерни 5 надевается на венец В шестерни 4 и блокирует ее с вторичным валом. Третью передачу включают перемещением зубчатой муфты синхронизатора 16 назад. Если переместить ее вперед, то она внутренними зубьями, выполненными в ее передней части, войдет в зубчатый венец А первичного вала и соединит вместе вторичный и первичный валы, т.е. они будут вращаться с одной частотой вращения (напрямую).

Шестерни 9 и 10 заднего хода, выполненные в виде двухвенцового блока, вращаются на оси, закрепленной в отверстиях стенок картера. В отверстии блока шестерен впрессована бронзовая втулка.

Задний ход автомобиля включают перемещением блока шестерен заднего хода до ввода их в зацепление с шестернями 5 и 8 вторичного и промежуточного валов. Для перемещения рычага переключения передач в положение, соответствующее включению заднего хода, необходимо дополнительно преодолеть сопротивление пружины предохранителя, расположенного в головке ползуна заднего хода. Это устраняет возможность случайного включения заднего хода при движении автомобиля.

Синхронизатор служит для бесшумного переключения передач путем выравнивания угловых скоростей включаемых элементов. Он состоит из ступицы 2 (рис.5.25), муфты 4 с внутренними зубьями и двух блокирующих колец 1. Ступицы имеют внутри шлицы, а снаружи – зубья. Шестерни 9 и 7 со стороны синхронизатора имеют зубчатый венец А и конические выступы. Венцы шестерен, блокирующих колец и муфты имеют на торцах зубьев скосы. При включении третьей или четвертой передачи вилкой перемещается муфта 4, которая при помощи сухарей 3 передвигает впереди себя блокирующее кольцо 1. Коническая поверхность блокирующего кольца опирается на конический выступ шестерни, и за счет силы трения, возникающей между ними, частоты их вращения уравниваются.

При дальнейшем перемещении муфты ее зубья бесшумно входят в зацепление с зубчатым венцом А, включаемой шестерни.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Рис. 5.25. Синхронизатор                    а – детали, б – продольный разрез, 1 – блокирующие конусные кольца, 2 – ступица, 3 – сухарь, 4 – муфта, 5 – пружинные кольца, 6 – вилка, 7 – ведомая шестерня третьей передачи, 8 – вторичный вал, 9 – шестерня первичного вала и четвертой передачи, А – зубчатые венцы шестерен, Б – зубчатые венцы блокирующего кольца

§

Пятиступенчатая КП. Рассмотрим пятиступенчатую КП на примере автомобиля ЗИЛ.                   Первую передачу включают перемещением вперед прямозубой шестерни 7 (рис.5.26) по шлицам вторичного вала до зацепления ее с шестерней 10 первой передачи, выполненной вместе с промежуточным валом. Остальные шестерни косозубые. На промежуточном валу они закреплены шпонками. Зацепленные с ними постоянно шестерни свободно вращаются на вторичном валу.

Другие передачи переднего хода включают с помощью синхронизаторов 2 и 5. Синхронизаторы по конструкции немного отличаются от описанных ранее, но принцип работы такой же. При включении второй, третьей, четвертой и пятой передач конусные блокирующие кольца 18 позволяют уравнять частоту вращения вторичного вала и включаемой шестерни, а затем синхронизатор жестко соединяет эту шестерню с валом.

Пятую передачу включают перемещением синхронизатора 2 вперед, что позволяет жестко соединить первичный и вторичный вала, т.е. выполнить прямую передачу.

Задний ход включают перемещением шестерни 7 назад до зацепления ее с шестерней 9. В этом случае передача вращения первичного вала на вторичный происходит через промежуточный вал 17 и блок шестерен заднего хода.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                                              Рис. 5.26. Схема включения передач автомобиля ЗИЛ                                                                                                           1 – первичный (ведущий) вал с шестерней, 2 – синхронизатор 4 и 5 передач, 3 и 15 – шестерни 4-ой передачи, 4 и 14 – шестерни 3-й передачи, 5 – синхронизатор 2-й и 3-й передач, 6 и 11 – шестерни 2-й передачи, 7 – подвижная шестерня 1-й передачи и заднего хода, 8 – вторичный (ведомый) вал, 9 и 12 – малая и большая шестерня блока шестерен заднего хода, 10 – шестерня 1-й передачи, 13 – шестерня заднего хода, 16 – шестерня постоянного зацепления, 17 – промежуточный вал, 18 – блокирующее конусное кольцо

Механизм переключения передач смонтирован в крышке картера КП. Передвижные шестерни перемещаются вдоль вторичного вала вилками 6 (рис. 5.27), которые свободно входят в их кольцевые выточки. Вилки закреплены на ползунах 2 и перемещаются вместе с ними. Ползуны передвигаются нижним концом рычага 3 переключения передач. Рычаг установлен средней частью на шаровой опоре в крышке картера КП.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                                                     
 
 
Рис. 5.27. Механизм переключения передач автомобиля ЗИЛ:                                                                                        а – устройство, б – предохранитель включения заднего хода, в – схема переключения рычага передач,                                   1 – крышка, 2 – ползуны, 3 – рычаг переключения передач, 4 – пружина фиксатора, 5 – шарик фиксатора передачи, 6 – вилки, 7 – предохранитель включения заднего хода, 8 – шарики замка, 9 – штифт замка, 10 – корпус рычага, 11 – промежуточный рычаг включения первой передачи и заднего хода, I – V – передачи, ЗХ – задний ход
 

Чтобы предотвратить включение заднего хода при движении вперед, в корпусе 10 рычага переключения (рис.5.27, б) установлен предохранитель 7, который состоит из плунжера с пружиной. Включения заднего хода возможно только при значительном усилии, приложенном к рычагу переключения передач.

Предохранитель установлен в промежуточном рычаге 11 включения первой передачи и заднего хода. Наличие промежуточного рычага уменьшает ход рычага переключения передач. Поэтому ход рычага для включения всех передач одинаковый.

Замковое устройство механизма переключения передач предотвращает одновременное включение двух передач. Два его шарика 8 (рис. 5.27, а) размещены в сверлениях крышки между ползунами 2 и штифтом 9. На ползунах имеются выемки, которые располагаются против шариков при нейтральном положении рычага переключения передач.

При перемещении среднего ползуна два других оказываются запертыми шариками. В случае перемещения крайнего ползуна шарик выходит из его углубления, перемещает соседний шарик, который входит в углубление среднего ползуна, перемещает штифт 9, который давит на вторые шарики и одновременно запирает средний и другой крайний ползуны.

Для фиксации включенной передачи служит фиксатор, состоящий из шарика 5 и пружины 4. При включенной передаче шарик под действием пружины входит в углубление ползуна 2 и препятствует его произвольному перемещению от вибрации автомобиля.

Многоступенчатая КП. На грузовых автомобилях КамАЗ предназначенных для работы с прицепами применяют 10-ступенчатую КП, которая состоит из двух основных частей: пятиступенчатой КП и редуктора, называемого «делитель передач». На автомобилях, работающих без прицепа, устанавливают только пятиступенчатые КП.

Основная пятиступенчатая КП по устройству подобна описанной ранее. В отличие от КП автомобиля ЗИЛ первая передача и передача заднего хода включаются зубчатой муфтой. Зубчатую муфту и каретки синхронизаторов перемещают рычагом, расположенным в кабине автомобиля, через дистанционный привод.

Делитель передач  — это механический понижающий одноступенчатый редуктор, состоящий из одной пары цилиндрических шестерен и синхронизатора. С помощью делителя можно увеличить вдвое число передач и изменить тяговое усилие автомобиля приблизительно в 1,25 раза на каждой основной передаче. Остов делителя передач – корпус 7 (рис. 5.28) – отлит заодно с корпусом сцепления. В гнездах корпуса на шариковых и роликовых подшипниках установлены первичный 9 и промежуточный 6 валы.

Ведущая шестерня 1 первичного вала смонтирована на специальных роликовых подшипниках. Ведомая шестерня 8 промежуточного вала запрессована на вал и закреплена шпонкой. Промежуточный вал делителя и промежуточный вал КП соединены шлицами с помощью центрирующих стаканов. Для включения высших и низших передач делителя на шлицах первичного вала 9 установлен синхронизатор, устройство которого одинаково с синхронизатором основной КП.

Если переместить муфту 5 синхронизатора с блокирующим кольцом 2 вперед (на рисунке – влево), то включается низшая передача делителя и вращение от первичного вала делителя через шестерни 1 и 8 будет передаваться на промежуточный вал 6 делителя и далее через промежуточный вал КП на вторичный вал.

При перемещении муфты 5 синхронизатора назад первичные валы делителя и КП жестко соединяются между собой, и шестерни делителя выключаются из работы, т.е. будет включена высшая передача делителя, а вращение вала делителя будет передаваться напрямую первичному валу.

Механизмом переключения передач делителя управляют с помощью пневматической системы, которая действует на муфту синхронизатора через поршень силового цилиндра, рычаг 11 и вилку 10 зубчатой муфты 5 синхронизатора.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
 
Рис. 5.28. Делитель передач автомобиля КамАЗ:                                                                                                           1- ведущая шестерня, 2 – левое блокирующее кольцо синхронизатора, 3 – валик вилки переключения передач, 4 – правое блокирующее кольцо синхронизатора, 5 – зубчатая муфта синхронизатора, 6 и 9 – соответственно промежуточный и первичный (ведущий) валы, 7 – корпус делителя передач, 8 – ведомая шестерня, 10 – вилка переключения передач, 11 – рычаг

Раздаточная коробка

На автомобилях повышенной проходимости с передним и задним ведущими мостами устанавливают раздаточную коробку. Она служит для распределения крутящего момента между ведущими мостами, а также для включения и выключения переднего ведущего моста. Для увеличения усилия (крутящего момента) на ведущих колесах в раздаточной коробке имеется понижающая передача.

Раздаточную коробку устанавливают за КП и соединяют с ней карданным валом. Основные части раздаточной коробки (рис. 5.29, а): картер, прямозубые шестерни и 4 вала: ведущий, ведомый, промежуточный 4 и вал 6 привода переднего моста. Все валы вращаются в шариковых подшипниках, установленных в картере.

Ведущий и ведомый валы находятся на одной оси. Ведущий вал в задней части опирается на роликовый подшипник, установленный в расточке ведомого вала. Ведомый вал изготовлен как целое с шестерней 2. Внутри шестерни выполнен зубчатый венец А. С этим венцом может входить в зацепление наружный венец подвижной шестерни 1,которая расположена а шлицах ведущего вала. При зацеплении с венцом А включается прямая передача, и крутящий момент от ведущего вала передается прямо на ведомый, а от него – на задний мост автомобиля.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                         Рис. 5.29. Раздаточная коробка автомобиля ГАЗ «Садко»                                                                                                  а – устройство, б – механизм управления, 1 – шестерня прямой и понижающей передач, 2 – шестерня ведомого вала, 3 – червячная пара привода спидометра, 4 – промежуточный вал, 5 – шестерня включения переднего моста, 6 – вал привода переднего моста, 7 – шестерня привода переднего моста, 8 – шестерня промежуточного вала, 9 – ползуны, 10 – тяги, 11 – рычаги включения переднего моста и понижающей передачи, 12 – вилки, А – зубчатый венец шестерни ведущего вала

Понижающую передачу включают для преодоления препятствий и в условиях бездорожья при включенном переднем ведущем мосте. Перед включением понижающей передачи необходимо полностью остановить автомобиль и включить передний мост перемещением подвижной шестерни 5 (по шлицам промежуточного вала 4) назад до ввода ее в зацепление с шестерней 7 привода переднего моста и шестерней 2 ведомого вала. После этого шестерню 1 надо ввести в зацепление с шестерней 8, жестко закрепленной на промежуточном валу.

Шестерня 7 неподвижно закреплена на шлицах вала привода переднего моста. Передний мост может быть включен без понижающей передачи. В этом случае он будет получать вращение от шестерни ведомого вала через шестерню 5 промежуточного вала.

Механизм управления раздаточной коробкой размещен на боковой крышке и состоит из двух ползунов 9 (рис. 5.29, б) и вилок 12, которые приводятся в действие от двух дополнительных рычагов 11, установленных в кабине водителя.

На шлицевых концах валов, выходящих за корпус раздаточной коробки, закреплены фланцы карданных валов.

§

В настоящее время большое количество автолюбителей используют автомобили с автоматичес-кой коробкой передач (АКПП), и с каждым годом их становится всё больше. АКПП не только снижает нагрузку на водителя при управлении автомобилем по сравнению с механической коробкой переключения передач (МКПП) во время поездки, но и помогает водителю снизить расход топлива, переключая передачи на оптимальных оборотах двигателя в зависимости от выбранного режима вождения.

Изобрели АКПП в Америке, откуда она получила широкое распространение. В настоящее время в США, и многих Европейских странах популярность АКПП не очень велика, их используют примерно 5% водителей. Однако спрос на автомобили с АКПП в России постоянно растет и сегодня половина продаваемых в России иномарок оснащены АКПП.

Достоинства автоматических коробок передач:

· легкость и комфортность управления в любых режимах движения (особенно для начинающих водителей);

· оптимальный режим работы двигателя, отсюда отсутствие возможности перегрузки двигателя;

· быстрота привыкания к стилю вождения

Главные недостатки АКПП:

· больший расход топлива автомобиля с автоматической трансмиссией по сравнению с автомобилем оборудованным МКПП;

· динамика разгона автомобиля с АКПП хуже, чем с МКПП;

· потеря мощности;

· невозможность торможения двигателем;

· высокая стоимость обслуживания;

· сложность конструкции;

· медленное переключение передач;

· сложность внедорожной эксплуатации;

· абсолютно невозможно починить автоматическую трансмиссию самостоятельно;

· транспортировка только эвакуатором;

· чувственность к неровностям дороги.

Все АКПП можно разделить на несколько основных типов:

· Вариаторы;

· Гидравлические АКПП;

· Роботизированная механика.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  Рис. 5.30. Гидравлическая АКПП

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет        Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет

Рис. 5.31. Вариаторная коробка передач                      Рис. 5.32. Роботизированная механика

5.4.4.1. Гидравлические АКПП                                                                                                                                     На некоторых легковых автомобилях, автобусах, работающих на городских линиях (ЛиАЗ, ЛАЗ), а также на автомобилях-самосвалах особо большой грузоподъемности (БелАЗ-7522, -7525 и др.) применяют гидромеханические передачи, устанавливаемые вместо сцепления и коробки передач. При наличии гидромеханической передачи скорость движения автомобиля управляется лишь педалью управления дроссельной заслонкой и при необходимости педалью тормоза.

Гидромеханическая передача состоит из двух основных частей: гидромеханического трансформатора и двух-, трех- или четырехступенчатой коробки передач, действующей автоматически в зависимости от изменения скоростного и нагрузочного режимов работы автомобиля.

Гидромеханический трансформатор. Включаемый между двигателем и трансмиссией автомобиля гидротрансформатор представляет собой гидравлический механизм, обеспечивающий автоматическое изменение передаваемого от двигателя крутящего момента в соответствии с изменениями нагрузки на ведомом валу коробки передач. В гидротрансформаторе (рис.5.33) имеются три рабочих колеса с криволинейными лопатками: 2 — вращающееся насосное, 4 — турбинное и 3— колесо-реактор.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  Рис. 5.33. Схема гидротрансформатора

Насосное колесо соединено с корпусом (ротором) гидротрансформатора и через него — с коленчатым валом двигателя. Турбинное колесо связано через ведомый вал 5 с трансмиссией автомобиля.

Колесо-реактор установлено на неподвижном пустотелом валу 6, закрепленном на картере гидротрансформатора. Муфта свободного хода позволяет колесу-реактору вращаться только в одном направлении попутно с вращением насосного колеса. Турбинное колесо, колесо-реактор и насосное колесо установлены внутри корпуса, закрепленного на маховике 9 (см. рис. 5.34,б) двигателя. Внутренняя часть корпуса 8 является рабочей полостью гидротрансформатора, которая заполняется циркулирующим под давлением маловязким маслом.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                              Рис.5.34. Гидротрансформатор: а—схема работы; б—основные детали

Корпус гидротрансформатора в сборе с расположенными в нем рабочими колесами помещен на подшипниках внутри закрытого неподвижного картера, передняя часть которого является опорой гидротрансформатора при установке его на автомобиле или автобусе.

При работе гидротрансформатора масло, нагнетаемое в рабочую полость, захватывается лопатками вращающегося насосного колеса, отбрасывается центробежной силой вдоль криволинейных лопаток к его наружной окружности и поступает на лопатки турбинного колеса. В результате создаваемого при этом напора масла турбинное колесо приводится в движение вместе с ведомым валом. Далее масло поступает на лопатки колеса-реактора, изменяющего направление потока жидкости, и затем в насосное колесо, непрерывно циркулируя по замкнутому кругу рабочей полости и участвуя в общем вращении с колесами гидротрансформатора, как указано стрелками. От давления масла, приложенного к турбинному колесу, заклинивается муфта свободного хода, благодаря чему колесо-реактор становится неподвижным.

Наличие неподвижного колеса-реактора (лопатки которого расположены так, что они изменяют направление проходящего через него потока жидкости) способствует возникновению на лопатках реактора реактивного момента, воздействующего через жидкость на лопатки турбинного колеса дополнительно к моменту, передаваемому на него от насосного колеса. Следовательно, колесо реактора дает возможность получать на валу турбинного колеса крутящий момент, отличный от момента, передаваемого двигателем.

Чем медленнее вращается турбинное колесо (по сравнению с насосным) от приложенной к валу турбинного колеса внешней нагрузки, тем значительнее лопатки реактора изменяют направление проходящего через него потока жидкости и тем больший дополнительный момент передается от колеса-реактора турбинному колесу, в результате чего увеличивается крутящий момент, передаваемый от его вала на трансмиссию.

Способность гидротрансформатора автоматически изменять (трансформировать) соотношение моментов на валах в зависимости от соотношения частоты вращения ведущего и ведомого валов, а следовательно, и от внешней нагрузки является его основной особенностью. Таким образом, действие гидротрансформатора подобно действию коробки передач с автоматическим изменением передаточных чисел.

Но так как диапазон изменения крутящего момента гидротрансформатором недостаточен для различных условий движения автомобилей, а также он не обеспечивает получение передачи заднего хода, на автомобилях и автобусах гидротрансформатор обычно устанавливают с механической коробкой передач.

АКПП автобусов и грузовых автомобилей.                                                                          Типичным примером взаимодействия гидротрансформатора и механической коробки передач является гидромеханическая передача (рис. 5.35) автобуса ЛиАЗ-677М. Передача состоит из гидротрансформатора А, корпус 3 которого через приводной вал соединяется с коленчатым валом двигателя и механической двухступенчатой коробкой передач Б с автоматическим управлением. Понижающая передача коробки имеет передаточное число 1,79, задний ход —1,71.

Механическая двухступенчатая коробка передач. Коробка передач представляет собой зубчатый двухступенчатый редуктор с расположенным в нем ведущим, ведомым и промежуточным валами.

Ведущий вал установлен на двух шарикоподшипниках и проходит через опору, на которой установлено колесо-реактор с муфтой свободного хода. На шлицах переднего конца вала крепится турбинное колесо, приводящее вал во вращение. На заднем конце вала установлена шестерня привода промежуточного вала и расположен двойной фрикцион В типа многодискового сцепления с передними дисками и задними. Передние фрикционные диски служат для включения прямой, а задние — для включения понижающей передачи.

Промежуточный вал установлен на двух подшипниках качения. На нем жестко закреплены зубчатое колесо привода вала и ведущие колеса передачи переднего и заднего ходов. В зацеплении с последним находится шестерня.

Ведомый вал изготовлен за одно целое со ступицей муфты. На переднем конце вала установлены фрикционные диски. В средней части вала на подшипниках скольжения установлены ведомая шестерня передачи переднего хода и ведомая шестерня передачи заднего хода с зубчатыми полумуфтами.

При работе двигателя через гидротрансформатор (насосное и турбинное колеса, колесо-реактор) крутящий момент передается на вал коробки передач.

На понижающей передаче замкнуты передние диски двойного фрикциона, блокирующие шестерню 8 ведущего вала. Муфта свободного хода находится в крайнем левом положении и блокирует на ведомом валу шестерню. При этом крутящий момент от ведущего вала через передние диски фрикциона В, шестерню, зубчатые колеса, шестерню и муфту передается на ведомый вал коробки передач, а от него— к ведущим колесам автомобиля.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                        Рис. 5.35. Схема гидромеханической передачи автобуса ЛиАЗ-677М:                                                                    А—гидротрансформатор; Б—коробка передач

На прямой передаче замкнуты задние диски двойного фрикциона В. При этом муфта находится в нейтральном положении. В этом случае в результате фрикционного сопряжения ведущий и ведомый валы жестко соединяются между собой, и крутящий момент передается без изменений.

При передаче заднего хода включаются передние диски двойного фрикциона, муфта переводится в крайне правое положение, блокируя шестерню заднего хода. При этом крутящий момент от ведущего вала через зубчатые колеса передается на промежуточный вал, а от него — через колесо, шестерни на ведомый вал, изменяя при этом при помощи шестерни его направление вращения.

В условиях эксплуатации могут возникать такие режимы работы гидромеханических передач, когда гидротрансформатор принудительно блокируется, т. е. его насосное и турбинное колеса жестко соединяются между собой в результате включения фрикциона, и он переходит на режим работы гидромуфты, при котором передаваемый момент не изменяется.

Гидромеханические передачи автомобилей БелАЗ-548, -7525, МАЗ-7310 оснащены четырехколесными гидротрансформаторами и трехступенчатыми коробками передач.

Гидромеханические передачи указанных автобусов и автомобилей оснащены электрогидравлической системой автоматического управления коробкой передач, которое осуществляется при помощи центробежного регулятора и гидравлического переключателя в зависимости от скорости движения и степени нажатия на педаль управления подачей топлива.

АКПП легковых автомобилей.                                                                                                                                   Почему в АКПП в подавляющем большинстве случаев применяется планетарная передача, а не валы с шестернями, как в механической коробке? Планетарная передача более компактна, она обеспечивает более быстрое и плавное переключение скоростей без разрыва в передаче мощности двигателя. Планетарные передачи отличаются долговечностью, так как нагрузка передается несколькими сателлитами, что снижает напряжения зубьев.

Планетарная передача представляет собой механическую систему, состоящую из нескольких шестерён – сателлитов, вращающихся вокруг центральной шестерни. Сателлиты фиксируются вместе с помощью водила. Внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, как планеты вокруг Солнца (отсюда и название — планетарная передача), внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Рис. 5.36. Планетарная передача

Неподвижный Ведущий Ведомый Передача

Корона

Солнце Водило Понижающая
Водило Солнце Повышающая

Солнце

Корона Водило Понижающая
Водило Корона Повышающая

Водило

Солнце Корона Реверс, понижающая
Корона Солнце Реверс, повышающая

В одинарной планетарной передаче крутящий момент передается с помощью каких-либо (в зависимости от выбранной передачи) двух ее элементов, из которых один является ведущим, второй — ведомым. Третий элемент при этом неподвижен.

Для получения прямой передачи необходимо зафиксировать между собой два любых элемента, которые будут играть роль ведомого звена, третий элемент при таком включении является ведущим. Общее передаточное отношение такого зацепления 1:1.

Таким образом, один планетарный механизм может обеспечить три передачи для движения вперед (понижающую, прямую и повышающую) и передачу заднего хода. Передаточные отношения одиночного планетарного ряда не дают возможности оптимально использовать крутящий момент двигателя. Поэтому необходимо соединение двух или трех таких механизмов.

Переключение передач осуществляется системой управления, которая на ранних моделях была полностью гидравлической, а на современных на помощь гидравлике пришла электроника.

Вариаторная АКПП.                                                                                                                  Вариатор — бесступенчатая автоматическая коробка передач, в которой передачи не имеют фиксированного передаточного числа.

Если сравнивать вариатор с другими АКПП, то его преимущество заключается в эффективном использовании мощности двигателя, потому что обороты коленчатого вала оптимально согласовываются с нагрузкой на ваш автомобиль, благодаря этому обеспечивается довольно высокая экономия топлива. Также при поездке на автомобиле с вариаторной АКПП достигается высокий уровень комфорта, из-за непрерывного изменения крутящего момента, а также из-за отсутствия рывков.

Общее устройство вариаторной АКПП:

§ раздвижные шкивы;

§ дифференциал;

§ клиновидный ремень;

§ гидротрансформатор;

§ планетарный механизм задней передачи;

§ гидравлический насос;

§ электрический блок управления

Раздвижные шкивы выглядят как две клиновидные «щеки», расположенных на одном валу. Гидроцилиндр, сжимающий диски в зависимости от оборотов, приводит их в действие.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  Рис. 5.37. Вариаторная АКПП в разрезе

Гидротрансформатор имеет те же функции, что и в классической АКПП, т.е. передаёт и изменяет крутящий момент. Устройство, распределяющее крутящий момент на ведущие колёса, называется дифференциал. Планетарный механизм задней передачи заставляет вращаться вторичный вал в обратном направлении. Для того чтобы создать давление рабочей жидкости, гидротрансформатор запускает работу гидравлического насоса.

Блок управления служит для управления исполнительными устройствами вариатора, зависит от сигналов, подаваемых с датчиков (местоположения коленвала, контроля расхода топлива, ABS, ESP и т.д.).

На данный момент вариатор невозможно совместить с мощными двигателями, и поэтому вариатор не может стать конкурентом для классического автомата.

Роботизированная механика.                                                                                        Роботизированная механика — механическая коробка передач, в которой отсутствует педаль сцепления, а ее функции выполняет электронный блок.

В роботизированной коробке передач сочетается комфорт АКПП, надежность и топливная экономичность механической коробки передач. В большинстве случаев «робот» дешевле классической АКПП. В настоящее время все ведущие автопроизводители стараются оснастить автомобили роботизированными коробками передач. Однако стоит заметить, что так называемые «роботы», быстрее других АКПП выходят из строя.

Общее устройство роботизированной коробки передач:

§ сцепление;

§ механическая коробка передач;

§ привод сцепления и передач;

§ система управления

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                                                                  Рис. 5.38. Устройство роботизированной коробки передач

Используется сцепление фрикционного типа, отдельный диск или пакет фрикционных дисков. Прогрессия заключается в наличии двойного сцепления, обеспечивающего передачу крутящего момента, не разрывая поток мощности.

Роботизированная АКПП может иметь либо электрический привод сцепления и передач, либо гидравлический. Давайте рассмотрим преимущества и недостатки, а также принцип работы каждого из них. Электродвигатель и механическая передача в электрическом приводе являются исполнительными органами. Этот привод характерен невысокими скоростями переключения передач, около 0.3 до 0.5 секунды, его преимущество заключается в небольшом потреблении электроэнергии. Переключение передач в гидравлическом приводе выполняется гидроцилиндрами, управляющиеся электромагнитными клапанами, использующие большие затраты энергии и имеющие более быструю скорость переключения передач (0.05 – 0.06 секунды на некоторых спортивных автомобилях).

Основным недостатком роботизированной коробки передач является довольно большое время на переключение одной передачи, что приводит к рывкам и провалам в динамике автомобиля, а также снижает комфорт управления транспортным средством. Эту проблему решили с помощью внедрения АКПП с двумя сцеплениями (преселективная коробка передач), передачи могут переключаться без потери мощности. Имея двойное сцепление, вы можете при включенной передаче выбрать следующую и в нужный момент времени включить ее без перерыва в работе коробки.

Существуют два режима работы: автоматический и полуавтоматический. В автоматическом режиме электронный блок управления реализует определенный алгоритм управления коробкой с помощью исполнительных механизмов. Работа в полуавтоматическом режиме позволяет последовательно переключать передачи с более низкой на более высокую (и наоборот), рычаг селектора и/или подрулевые переключатели помогают в переключении передач.

Карданная передача

Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента между валами, расположенными под углом друг к другу. В автомобиле карданная передача применяется, как правило, в трансмиссии и рулевом управлении.

Посредством карданной передачи могут соединяться следующие элементы трансмиссии:

· двигатель и коробка передач

· коробка передач и раздаточная коробка

· коробка передач и главная передача

· раздаточная коробка и главная передача;

· дифференциал и ведущие колеса

Задние, ведущие, колеса автомобиля при движении перемещаются вверх-вниз. При этом изменяется длина всей карданной передачи. Чтобы при изменении длины полностью передавалось усилие на ведущие колеса в карданной передаче есть шлицы. В постоянном зацеплении нaxoдятся внешние и внутренние шлицы в кардане. Они могyт одновременно вращаться и скользить относительно друг друга.

 Карданный вал — это труба, по обеим сторонам которой имеются шарниры. Труба очень прочная, так как по ней передается все усилие от коробки передач. Карданные шарниры позволяют этому усилию проходить без изменений к ведущему мосту при вертикальных перемещениях колес.

Карданный шарнир состоит из двух вилок, которые соединены так называемой крестовиной.          На окончания этого крестовины надеты игольчатые подшипники с роликами.                                       Корпуса подшипников находятся в отверстиях вилок, которые крепятся от выпадания планками или стопорными кольцами.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                       Рис. 5.40. Карданная передача

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                Рис. 5.41. Элементы карданной передачи

            1 – фланец-вилка карданного шарнира; 5 – скользящая вилка;
            2 – пресс-масленка; 6 – сальник;
            3 – стопорное кольцо; 7 – обойма сальника;
            4 – крестовина в сборе; 8 – карданный вал.

Соединение получается очень подвижное. Две вилки карданного шарнира могyт поворачиваться относительно друг друга на небольшие углы.

При изготовлении карданные валы балансируются. Для устранения дисбаланса к трубе привариваются балансировочные пластины.

Для поглощения вибрации, возникающей при работе карданной передачи, дополнительно устанавливается промежуточная опора, которая крепится непосредственно к раме.                                     В конструкцию опоры входит шарикоподшипник, который размещается в резиновой подушке.

Ведущие мосты

Мостами автомобиля называются металлические балки с колесами. Мосты служат для установки колес и поддержания несущей системы автомобиля (рамы, кузова).                               Управляемым называется мост с ведомыми управляемыми колесами, к которым не подводится крутящий момент двигателя. Управляемыми на большинстве автомобилей являются передние мосты.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет

Ведущим называется мост с ведущими колесами, к которым подводится крутящий момент двигателя. На автомобиле ведущими мостами могут быть только передний, только задний, промежуточный (средний) и задний, одновременно все мосты. Наиболее распространены задние ведущие мосты (на автомобилях ограниченной проходимости с колесной формулой 4×2 и предназначенных для эксплуатации на дорогах с твердым покрытием и сухих грунтовых дорогах).

Комбинированным называется мост с ведущими и управляемыми одновременно колесами. Эти мосты применяют в качестве передних мостов в переднеприводных легковых автомобилях ограниченной проходимости, в полноприводных автомобилях повышенной проходимости и автомобилях высокой проходимости, предназначенных для эксплуатации в тяжелых дорожных условиях.

Поддерживающим называется мост с ведомыми колесами, которые не являются ни ведущими, ни управляемыми: на прицепах и полуприцепаx, а также на многоосных грузовых автомобилях и в качестве задних мостов на переднеприводных легковых автомобилях.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                        Рис. 5.42. Схемы трансмиссий автомобилей:

а – заднеприводный автомобиль, б – переднеприводный автомобиль, в – полноприводный автомобиль с колесной формулой 4х4, г — полноприводный автомобиль с колесной формулой 6х6, 1 – двигатель, 2 – сцепление, 3 – коробка передач, 4 – карданная передача, 5 – ведущий мост, 6 – раздаточная коробка

Ведущий мост заднеприводного автомобиля включает в себя:

· корпус (картер)

· главную передачу (может быть одинарной или двойной)

· дифференциал (конический симметричный) у легковых автомобилей и грузовиков малой грузоподъемности)

· дифференциалы (конический симметричный) и межосевой у грузовых автомобилей с колесной формулой 6х4, 6х6 и т.д.

· полуоси ведущих мостов и привод передних ведущих колес

Корпус ведущего моста заднеприводного автомобиля представляет собой жесткую пустотелую балку, состоящую из трех основных элементов: двух полуосевых рукавов и картера, в котором размещена главная передача с дифференциалом. Полые рукава балок служат для установки в них полуосей.

По способу изготовления балки ведущих мостов разделяют на литые и штампосварные. У большинства автомобилей и автобусов балки ведущих мостов состоят из 2 стальных штампованных половин, сваренных между собой.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
Рис. 5.43. Корпус ведущего моста:
а – разъемный,                                       б, в – неразъемные,                                  1 – кожух, 2,3 – части картера, 4 – площадка,                      5, 6, 12 – фланцы, 7 – чашка, 8,10 – кронштейны,                     9,13 – балка, 11 — труба

Главная передача предназначена для увеличения крутящего момента и передачи его на полуоси колес под углом 90°.

Главная передача состоит из ведущей шестерни и ведомой шестерни. Крутящий момент от                                      коленчатого вала двигателя через сцепление, коробку передач и карданную передачу передается на пару конических косозубых шестерен, которые находятся в постоянном зацеплении.                                                                                                                                                          К ведущей шестерне крепится дифференциал (в сборе).

Такие главные передачи называет одинарными и применяют на заднеприводных легковых автомобилях и грузовых небольшой грузоподъемности.

У грузовых автомобилей большой грузоподъемности требуется передать на ведущий мост больший крутящий момент, чем у легковых, но увеличивать размеры ведущей шестерни невозможно до бесконечности, поэтому применяют двойную главную передачу.

Зазор между ведущей и ведомыми коническими шестернями в процессе эксплуатации автомобиля увеличивается из-за износа зубьев. При текущем ремонте осуществляют регулировку зазора за счет перемещения ведущей шестерни (прокладками, резьбовыми элементами и т.д.).

Главная передача монтируется в картере заднего ведущего моста. В картер заливается масло для смазки шестерен и дифференциала. Контроль уровня масла осуществляется контрольным отверстием с резьбовой пробкой.

Дифференциал конический симметричный. Ведущие колеса проходят при движении на повороте или по неровной дороге разные расстояния. Если оба колеса получают от двигателя вращение с одинаковой скоростью, то одно из них в таких условиях непременно будет проскальзывать. Установленный между колесами дифференциал позволяет им делать разное число оборотов.

Дифференциал – это механизм трансмиссии, распределяющий подводимый к нему вращающий момент между полуосями ведущих колес, и позволяющий им вращаться с разными скоростями.

Он состоит из корпуса 1, крестовины 3, малых конических шестерен – сателлитов 4 и полуосевых конических шестерен 2. На цилиндрические пальцы крестовины свободно посажены сателлиты, которые вместе с крестовиной закреплены в корпусе дифференциала и находятся в постоянном зацеплении с шестернями правой и левой полуосей.

Когда автомобиль движется прямо и по ровной дороге, оба ведущих колеса испытывают одинаковое сопротивление качению. При этом ведомая шестерня 5 главной передачи вращает вокруг своей оси корпус дифференциала с крестовиной и сателлитами 4.

Сателлиты, находясь в зацеплении с правой и левой полуосевыми шестернями, зубьями приводят их во вращение с одинаковой частотой. В этом случае сателлиты вокруг собственной оси не вращаются.

При повороте колеса автомобиля проходят разную длину пути. Вращение внутреннего колеса замедляется, а наружного убыстряется. Сателлиты, вращаясь вместе с корпусом, своими зубьями упираются в зубья полуосевой шестерни, замедлившей вращение, и сообщают дополнительную скорость другой полуосевой шестерне, в результате чего наружное колесо, проходя больший путь, вращается быстрее.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  
 
Рис. 5.47. Дифференциал:
а – устройство, б — схема работы при прямолинейном движении, в – схема работы при повороте, 1 – корпус (чашка), 2 – полуосевые шестерни, 3 – крестовина, 4 – сателлит, 6 – ведущий вал главной передачи, 7 – правая полуось, 8 – левая полуось, 9 – наружное ведущее колесо

Для повышения проходимости автомобиля механизмы дифференциалов делают блокируемыми.

Ситуация: одно из колес ведущей оси попало в яму с глиной, а другое стоит на твердом грунте.  В этом случае колесо, угодившее в яму, будет беспомощно буксовать, а колесо, стоящее на твердом грунте, находится в покое. Блокировка дифференциалов как раз и служит для устранения этой проблемы.

К корпусу дифференциала жестко крепится зубчатая муфта 2. На полуоси устанавливается подвижная зубчатая муфта 1, которая перемещается на шлицах полуоси и, входя в зацепление с муфтой 2, блокирует дифференциал. В этом случае крутящий момент равномерно распределяется по ведущим колесам. Блокировка включается кратковременно водителем. На приборном щитке в кабине установлен сигнализатор. После преодоления препятствия блокировка должна быть выключена.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                                          Рис. 5.48. Блокировка дифференциала

Межосевой конический дифференциал устанавливают на автомобилях с колесными формулами 6х4 и 6х6, ведущие мосты которых могут работать в различных условиях сцепления колес с дорогой.

На автомобилях с колесной формулой 6х4 имеются 2 ведущих моста, межосевой дифференциал, установленный на среднем мосту, предназначен для распределения крутящего момента между задним и средним ведущими мостами. Это необходимо в том случае, если радиусы качения колес будут отличаться между мостами.

В качестве примера рассмотрим межосевой дифференциал автомобиля КамАЗ-5320. Картер (рис. 5.49) межосевого дифференциала прикреплен к картеру главной передачи промежуточного моста. Коробка 3 дифференциала (рис. 5.50) состоит из двух чашек, соединяемых болтами. Передняя чашка имеет хвостовик, который опирается на шариковый подшипник. На шлицованной части хвостовика установлен фланец 1, связывающий дифференциал с карданной передачей. Внутри коробки размещен дифференциальный механизм, в который входят сателлиты 4 с крестовиной 5, коническое зубчатое колесо привода заднего моста 13 и колесо привода промежуточного моста 9. Зубчатое колесо 13 при помощи шлицев жестко соединяется с ведущей шестерней главной передачи промежуточного моста 9, а колесо 14 — со шлицованным концом проходного вала привода заднего моста. Зубчатое колесо 13 имеет наружные зубья, с которыми в постоянном зацеплении находятся внутренняя зубчатая муфта 12 и муфта блокировки дифференциала 11.                                                     

Блокировка осуществляется при помощи механизма 8, который трубопроводами связан с пневматическим краном управления, размещенным на щитке приборов в кабине автомобиля. Для включения блокировки водитель открывает кран управления, и сжатый воздух поступает в полость между крышкой и мембраной 19, которая, прогибаясь, перемещает вперед при помощи пружины 16 стакан 18 и ползун 15, преодолевая сопротивление возвратной пружины 17. При этом замыкаются контакты микровыключателя, включающие контрольную лампу на щитке приборов.

Вместе с ползуном 15 перемещается и укрепленная на нем вилка 7, которая вводит муфту 11 в зацепление с зубчатым венцом на корпусе дифференциала. В этом случае колесо 13 привода среднего моста и коробка дифференциала 3 оказываются жестко соединенными, тем, самым дифференциал принудительно блокируется и зубчатые колеса 14 и 13 привода мостов вращаются с одинаковой частотой. При разблокировке дифференциала кран управления закрывается. При этом полость за мембраной механизма блокировки соединяется с атмосферой. В результате этого под давлением возвратной пружины 17 мембрана 19 и ползун 15 с вилкой 7 перемещаются вправо, возвращая одновременно муфту блокировки в исходное положение.

П олуоси ведущих мостов заднеприводных автомобилей.                                                                                                                                                       Крутящий момент от дифференциала к ведущим колесам передается полуосями. Помимо крутящего момента полуоси могут быть нагружены изгибающими моментами, которые возникают при наезде колеса на препятствие (неровности дороги, выбоины и т.д.).

В зависимости от характера установки полуосей в картере моста они могут быть полностью или частично разгружены от изгибающих моментов, возникающих под действием перечисленных сил.

Полуразгруженными (рис. 5.51 а) называются полуоси, непосредственно опирающиеся на подшипник, установленный в балке заднего моста. Они воспринимают изгибающие моменты и передают крутящий момент на ведущее колесо.        

Полуразгруженные полуоси применяют в задних мостах легковых автомобилей и грузовых автомобилей малой грузоподъемности (УАЗ-452 и др.).

Достоинства конструкции полуразгруженных полуосей:

  • более простая конструкция;
  • меньший вес

Недостатки конструкции полуразгруженных полуосей:

  • меньшая нагрузочная способность;
  • при поломке полуоси, колесо просто отделяется от автомобиля, со всеми вытекающими последствиями

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет

Рис. 5.52. Полуразгруженная полуось легкового автомобиля

Разгруженные полуоси соединены со ступицей колеса, установленной на балке моста на двух подшипниках (рис.5.53). В результате все изгибающие моменты передаются от колеса непосредственно на балку моста. Полуось передает только крутящий момент. Разгруженные полуоси применяют в ведущих мостах автобусов и грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности.

Достоинством конструкции разгруженных полуосей является большая нагрузочная способность.                        А недостатками: более сложная конструкция и больший вес.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет

Рис. 5.53. Задний мост автомобиля КамАЗ – 5320:                                                                                            1 – проставочное кольцо, 2 – тормозной барабан, 3 – щиток, 4 – предохранительный клапан, 5 – картер главной передачи, 6 – шпилька, 7 – прокладка картера, 8 – полуось правая, 9 – картер заднего моста, 10 – пробка контрольная, 11 – пробка сливная магнитная, 12 – полуось левая, 13 – опора рессоры, 14 – кронштейн реактивной тяги, 15 – болт, 16 – камера тормозная с пружинным энергоаккумулятором, 17 – тормозной механизм, 18 – манжета, 19, 20 – подшипники конические роликовые, 21 – гайка крепления подшипников, 22 – прокладка полуоси, 23 – шайба стопорная контргайки, 24 – контргайка, 25 – шпилька крепления полуоси, 26 – гайка, 27 – шайба пружинная, 28 – втулка разжимная, 29 – ступица, 30 – прижим колеса

Привод передних ведущих колес. Переднеприводные автомобили ведущего моста как такого не имеют. Привод передних колес осуществляется от полуосевых шестерен главной передачи шарнирами равных угловых скоростей (ШРУСами), которые позволяют передним колесам поворачиваться на достаточно большие углы. 

 На конце вала, который выходит из коробки передач, жестко закреплена деталь, называемая «звездочкой». На ее поверхности имеются канавки, по которым перекатываются шарики. Шарики с внешней стороны как бы охватывают корпус шарнира.

На внутренней поверхности корпуса также есть канавки. Получается, что каждый шарик pacположен с одной стороны в канавке, соединенной с валом, а с другой стороны — в кaнавке, соединенной с корпусом и колесом автомобиля.

При вращении вала шарики выполняют роль шлицев и передают весь крутящий момент, или усилие, на колесо. Как только колесо поворачивается, шарик просто перекатывается по канавкам звездочки и корпуса, не переставая передавать крутящий момент на колеса. Скорость вpaщения вала при этом всегда равна скорости вращения колеса. Поэтому такие шарниры и называют шарнирами равных угловых скоростей.

Причем углы поворота колеса могyт быть очень большими. Шарики смазываются специальной смазкой. Весь шарнир закрыт прочным резиновым чехлом, который защищает от повреждения.

У автомобилей с продольным расположением двигателя правый и левый приводы взаимозаменяемы. Наружный шарнир компенсирует угловые перемещения, а внутренний – угловые и осевые перемещения (не менее 26 мм) ведущих колес.

У автомобилей с поперечным расположением двигателя правый и левый приводы имеют разную длину.

§

Несущая система.

Рамная несущая система.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет  Рис. 6. 1. Лонжеронная рама                                                                                                                                             

1 – лонжерон, 2 – поперечина, 3 — буксирное (прицепное) устройство, 4 – поперечина для крепления двигателя, 5 – буфер, 6 – транспортировочные крюки

Рама является несущей системой автомобиля, предназначена для крепления кузова и всех механизмов автомобиля. При неподвижном автомобиле и его движении рама воспринимает вертикальные нагрузки от веса автомобиля, толкающие и скручивающие усилия, возникающие при движении, а также находится под воздействием динамических нагрузок (толчков и ударов) при переезде дорожных неровностей.
Раму имеют все грузовые автомобили.

Рамы, в зависимости от конструкции рамы делятся на лонжеронные (лестничные) и центральные (хребтовые). Наибольшее распространение в автомобилестроении получили лонжеронные.

Лонжеронная рама состоит из двух лонжеронов (продольных балок) 1, которые соединены между собой отдельными поперечинами 2. Лонжероны отштампованы из листовой стали и имеют швеллерное сечение переменного профиля. Высота профиля наибольшая н средней части лонжеронов, где они более всего нагружены.. К лонжеронам обычно приклепывают различного рода кронштейны для крепления кузова, деталей подвески, механизмов трансмиссии и систем управления и т. д. Поперечины, как и лонжероны, выполнены штампованными из листовой стали. Они имеют форму, обеспечивающую крепление к раме соответствующих узлов. Так, например, передняя поперечина 4 приспособлена для установки двигателя. Лонжероны и поперечины между собой соединены клепкой или сваркой (для грузовиков небольшой грузоподъемности). На переднем конце рамы установлены буфер 5 и буксирные крюки 6. Буфер предназначен для восприятия толчков и ударов при наездах и столкновениях. Крюки служат для буксировки автомобиля. В задней части рамы грузового автомобиля расположено буксирное (прицепное) устройство 3, предназначенное для присоединения к автомобилю прицепов, буксируемых автомобилей и т. д; Это устройство включает крюк с запором и пружину или резиновый амортизатор, которые смягчают толчки и удары при движении автомобиля с буксиром по неровной дороге, при торможении и трогании с места.
Хребтовая рама состоит из центральной балки с поперечинами. Балка может иметь трубатое, швеллерное или коробчатое сечение. Все вращающиеся части трасмиссии находятся внутри центральной балки рамы.
Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Рис. 6.2 Хребтовая рама
На автомобилях хребтовая рама применяется редко (в основном на автомобилях повышенной проходимости) из-за сложности конструкции и, как следствие, ее дороговизны.

Безрамная несущая конструкция

Безрамная конструкция или как ее еще называют – кузовная, применяется на подавляющем большинстве легковых автомобилей и на небольших автобусах. Кузовная несущая система имеет некоторые преимущества перед рамной:

  • намного меньшая масса автомобиля;
  • более низкий центр тяжести, что обеспечивает повышенную устойчивость автомобиля;

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                         Рис. 6.3. Кузов легкового автомобиля

Современный автомобиль чаще всего имеет так называемый несущий кузов. В отличие от рамной конструкции, такое решение позволяет уменьшить количество деталей и в конечном итоге добиться снижения веса автомобиля.

Несущий кузов предполагает установку на нем всех узлов и агрегатов автомобиля, начиная от дверей и заканчивая двигателем и ходовой частью. При этом в отличие от грузовых автомобилей, где основную нагрузку несет рама, здесь вся нагрузка приходится непосредственно на кузов.            В нем располагаются водитель и пассажиры, а также груз.

Кроме того, кузов автомобиля является отрицательным полюсом в электрооборудовании автомобиля, что позволяет применить так называемую однопроводную схему, при которой все отрицательные провода присоединены к кузову. Это позволяет сократить количество проводов и упростить электрическую схему.

Несущий кузов представляет собой пространственную конструкцию. Детали кузова автомобиля:

· пол (днище) с усиливающими элементами

·  передние (подрамник для установки двигателя) и задние лонжероны (пороги)                                                                                      

· крыша;

· навесные штампованные панели.

Крылья автомобиля обычно приварены к кузову, но некоторые автомобили имеют съемные крылья. Навесные детали – это двери, крышки капота и багажника и другие функциональные и декоративные элементы – бамперы, зеркала, молдинги и т.д.

Мосты и подвески автомобилей

Подвеска автомобиля осуществляет упругую связь рамы или кузова с мостами и колесами, смягчает воспринимаемые ими удары и толчки при езде по неровностям дороги.

Работа подвески основана на превращении энергии удара при наезде колеса на неровность дороги в перемещение упругого элемента подвески, в результате чего, сила удара, передаваемого на кузов, уменьшается, и плавность хода автомобиля становится лучше.

По характеру взаимодействия колес и кузова при движении автомобиля все подвески делят на зависимые и независимые.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Рис.6.4. Схемы подвесок автомобилей.

Зависимая подвеска (рис. 6.4. а) имеет жесткую связь между левым и правым колесом, в результате чего перемещение одного из них в поперечной плоскости передается другому и вызывает наклон кузова.

Независимая подвеска (рис. 6.4, б) характеризуется отсутствием жесткой связи между колесами одного моста. Каждое колесо подвешено к кузову независимо от другого колеса. В результате при наезде одним колесом на неровности дороги колебания его не передаются другому колесу, уменьшается наклон кузова и повышается в целом устойчивость автомобиля при движении.

Подвески автомобилей состоят из следующих устройств:

· упругого элемента,

· направляющего устройства

· гасящего элемента.

В качестве упругого элемента в подвесках используют металлические листовые рессоры или цилиндрические пружины.

Направляющее устройство подвески передает толкающие, тормозные и боковые усилия от колес на раму или корпус автомобиля. При пружинной подвеске роль направляющего устройства выполняют рычаги и штанги подвески, при рессорной — сама листовая рессора или специальные реактивные штанги.

Гасящий элемент подвески предназначен для гашения колебаний кузова и колес при наезде на препятствия и называется амортизатором. На автомобилях применяют жидкостные амортизаторы.

§

Передний управляемый мост с зависимой подвеской грузовых автомобилей                 с колесной формулой 4 х 2, 6 х 4

Эта подвеска осуществлена на продольных рессорах 12 (рис. 6.5). Допольнительно к рессорам, она снабжена гидравлическим амортизатором 4.

Крепление рессор к раме выполнено на резиновых подушках 8. В передние кронштейны в специальные гнезда дополнительно установлены резиновые подушки 13, воспринимающие усилия, направленные вдоль автомобиля и препятствующие перемещению рессор вперед.

Перемещение при прогибов рессор происходит за счет смещения задних концов рессор.             Прогибы рессор ограничивают резиновые буферы 9.         

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет

Рис. 6.5. Передняя зависимая подвеска                                                                                                      1 – передний кронштейн, 2 – рама, 3 – кронштейн амортизатора, 4 – амортизатор, 5 – втулка амортизатора, 6 – задний кронштейн, 7 – чашка заднего конца рессоры, 8 – резиновая подушка, 9 – буфер, 10 — болт крепления буфера, 11 – стремянка, 12 – рессора, 13 – упорная резиновая подушка

Рессоры передней зависимой подвески крепятся на переднем неведущем мосту к опорным площадкам 3 (рис.6.6) с помощью стремянок .

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет Рис. 6.6. Передний не ведущий мост:                                                                                                                                                               1 – поворотная цапфа, 2 – балка переднего моста (двутавровая), 3 – опорная площадка рессор, 4 – шкворень

Передний управляемый мост обеспечивает поворот автомобиля при помощи поворотных цапф, шарнирно соединенных с балкой моста. На управляемый мост, кроме вертикальной нагрузки от силы тяжести автомобиля, продольных и поперечных усилий от колес, действуют также силы и моменты, возникающие при повороте и торможении автомобиля.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя — Студопедия.Нет                                                              Рис. 6.7. Передний управляемый мост автомобиля с зависимой подвеской                                                  1 – ступица, 2 – роликоподшипники, 3 – регулировочная гайка, 4 – замочное кольцо, 5 – контргайка,                            6 – поворотная цапфа, 7 – замочная шайба, 8 – шкворень, 9- тормозной барабан, 10 – втулка, 11 – прокладка,               12 – штифт стопорный, 13 – бака моста, 14 и 15 – опорные шайбы

Передний управляемый мост автомобиля с зависимой подвеской состоит из балки 13 и поворотных цапф 6 в сборе. Балка 13 двутаврового сечения изготавливается из углеродистой стали. На ее концах в вертикальной плоскости сделаны отверстия для установки шкворней 8, обеспечивающих шарнирное соединение балки с поворотными цапфами 6. С одной стороны шкворни 8 имеют лыски для удержания их от проворачивания в отверстиях балки, в которых они крепятся при помощи клиновидного штифта 12.

Поворотная цапфа 6 – стальная, кованая. Она имеет фланец, на наружной стороне которого в вертикальной плоскости расположены 2 выступа с запрессоваными в них втулками 10, в которые входят концы шкворня. Таким образом, правая и левая поворотные цапфы 6, вращаясь на шкворнях 8, могут поворачиваться в горизонтальной плоскости в обе стороны.                 Максимальный угол поворота цапф  вправо составляет 34 °, влево — 36°.                                                  Для облегчения поворота управляемых колес между балкой и нижним выступом фланца цапф установлены опорные шайбы 14 и 15. Для регулирования осевого зазора между поворотной цапфой и проушиной балки, служат прокладки 11.

На поворотных цапфах установлены роликоподшипники 2, на которых вращается ступица 1 с передним колесом. Внутренние кольца подшипников сидят на шейках цапфы, а наружные – запрессованы в гнезда ступицы колеса. Подшипники регулируют гайкой 3, фиксируемой при помощи замочного кольца 4, замочной шайбы 7, контргайки 5.

С внутренней стороны ступицы прикреплен болтами с гайками тормозной барабан 9. На наружных фланцах ступиц имеются отверстия для запрессовки в них шпилек, на которые устанавливаются диски управляемых колес автомобиля.

Оцените статью
Реферат Зона
Добавить комментарий