Понятия – автомобиль, двигатель, верхняя и нижняя мертвые точки, объем камеры сгорания

Автомобиль – автомобилями являются легковые, грузовые и автобусы, транспорт, в котором конструктивно объединены двигатель, кузов и шасси.

Двигатель – источник мех энергии, необходимой для движения автомобиля. Двигатель внутреннего сгорания состоит из кривошипно-шатунного механизма (преобразование индикаторной работы, получаемой в результате сгорания топлива, в роторную работу потребителя)

газораспределительного механизма (наполнение цилиндров свежим зарядом и очистка их от отработанных газов)

системы питания топливом (подача топлива, организация смесеобразования)

смазочной системы (обеспечение смазывания трущихся подвижных частей двигателя)

системы охлаждения (обеспечение требуемого температурного режима двигателя)

системы питания воздухом (очистка и подача воздуха в цилиндры двигателя и снижение шума впуска)

системы наддува (организация форсирования двигателя)

системы выпуска (глушение шума выпуска и нейтрализация отработавших газов)

системы пуска (облегчение надежного пуска двигателя в различных эксплуатационных условиях)

системы зажигания (воспламенение рабочей смеси в двигателе с искровым зажиганием).

Верхняя и нижняя мертвые точки – крайнее верхнее и крайнее нижнее положение поршня.

Объем камеры сгорания – пространство над днищем поршня при нахождении его в ВМТ - Vc.

Рабочий объем цилиндра – пространство цилиндра между верхней и нижней мертвыми точками - Vh,

полный объем цилиндра – сумма объема камеры сгорания и рабочего объема – Va.

Рабочий объем цилиндра определяется формулой

Vh = πD²S/4, где D – диаметр цилиндра.

Степень сжатия – отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания – показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси в цилиндре при прохождении его от ВМТ до НМТ:

ε= Va/Vc = 1 = Vh/Vc.

Рабочие циклы двигателя – периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обуславливающих превращение тепловой энергии в механическую работу.

Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т е за один оборот коленвала, то двигатель называется двухтактным. В настоящее время их используют на мотоциклах как пусковые и на тракторах. Это связано с их высоким расходом топлива, недостаточным наполнением горючей смесью цилиндров и плохой их очистки от отработавших газов.

Четырехтактный двигатель – рабочий цикл совершается за 4 хода поршня (2 оборота коленчатого вала).

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя.

Такт впуска – поршень из ВМТ по мере вращения коленвала (за пол-оборота) перемещается в НМТ, при этом впускной клапан открыт, а выпускной закрыт. В цилиндре создается разрежение и горючая смесь через впускной газопровод засасывается в цилиндр. Степень заполнения цилиндра горючей смесью – коэффициент наполнения ŋv – при этом определяет мощность двигателя.

Такт сжатия – В заполненном горючей смесью цилиндре поршень перемещается от НМТ к ВМТ. Впускной клапан закрывается, выпускной закрыт. По мере сжатия горючей смеси повышаются ее температура и давление. В конце такта горючая смесь воспламеняется от искры.

Такт расширения – рабочий ход – воспламененная в конце такта сжатия горючая смесь быстро сгорает, поршень в результате давления газов перемещается от ВМТ к НМТ, при этом шарнирно связанный с поршнем шатун через кривошип передает движение коленвалу. До прихода поршня в НМТ открывается выпускной клапан.

Такт выпуска – коленвал через шатун перемещает поршень от НМТ в ВМТ. Продукты сгорания выталкиваются из цилиндра через открытый выпускной клапан в атмосферу через выпускной газопровод.

По отношению к рабочему ходу такты впуска, сжатия и выпуска являются вспомогательными.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя.

Такт впуска – при движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разрежения в цилиндр через открытый впускной клапан из воздухоочистителя поступает атмосферный воздух.

Такт сжатия – Поршень движется от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты, после впрыска подаваемого топливным насосом топлива через форсунку под давлением возле ВМТ рабочая смесь самовоспламеняется.

Такт расширения – рабочий ход – В результате сгорания рабочей смеси под давлением газов поршень перемещается от ВМТ к НМТ – совершает рабочий ход.

Такт выпуска – Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются в атмосферу.

1. Классификация подвижного состава автомобильной техники.

Грузовой подвижной состав – по назначению на грузовые, тягачи, прицепы и полуприцепы,

по проходимости на дорожной, повышенной и высокой проходимости,

по приспособленности к климатическим условиям для эксплуатации в умеренном, жарком и холодном климате,

по характеру использования на одиночные и автомобили-тягачи.

Пассажирский подвижной состав – легковые автомобили и автобусы.

Легковые автомобили – по массе неснаряженного автомобиля и по рабочему объему двигателя – до 0,849 и от 0,850 до 1, 099л особо малый, от 1,100 до 1,299,от 1,300 до 1, 499 и от 1,500 до 1,799 малый, от 1,800 до 2, 499 и от 2,500 до 3,499 средний, от 3,500 до 4,499 и от 5,0 большой, высший класс не регламентирован.

По общей компоновке – классическая (двигатель впереди, ведущие колеса передние)схема, заднеприводная (двигатель сзади и ведущие колеса задние) и переднеприводная (двигатель впереди, передние колеса ведущие и управляемые) .

Автобусы различают по вместимости (от габаритов) – особо малые 5м, малые от 6 до 7,5 м, средние от 8 до 9,5 м, большие от 10,5 до 12 и особо большие от 16,5 до 24м.

По назначению – городские, местного сообщения, междугородные и туристические.

По расположения двигателя – с передним, задним расположением и с расположением под полом кузова двигателя с противолежащими цилиндрами.

Специальный подвижной состав – специально оборудованные автомобили – скорой медицинской помощи, гоночные, пожарные автомобили и т п.

1. Назначение, классификация, устройство и принцип работы кривошипно – шатунного механизма двигателя.

Кривошипно–шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Используются центральный и смещенный КШМ. В состав кривошипно-шатунного механизма входят две группы деталей – неподвижные (блок цилиндров, головка блока или головки цилиндров, и поддон картера) и подвижные (поршни с кольцами и поршневыми пальцами, шатун, коленчатый вал, маховик). Головка цилиндров крепится к блоку при помощи шпилек с гайками и болтами. Поршень с верхней головкой шатуна шарнирно соединен поршневым пальцем.

Блок и головка цилиндров представляют собой систему, в которой тепловая энергию сгорания рабочей смеси преобразуется в инерционное движение поршня.

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом и при рабочем ходе двигателя передает усилие давления отработавших газов на поршень к коленвалу, а при вспомогательный тактах от коленвала к поршню.

Маховик выводит поршни из мертвых точек, служит для более равномерного вращения коленвала на холостом ходе, передачи крутящего момента агрегатам трансмиссии.

1. Назначение, классификация, устройство и принцип работы газораспределительного механизма двигателя.

Газораспределительный механизм (МГР) предназначен для своевременного впуска в цилиндры горючей смеси (в дизелях воздуха) и выпуска отработавших газов.

По способу открывания и закрывания окон трактов МГР различают на клапанные и золотниковые (диск, цилиндр или поршень). По месту расположения распредвала на нижнее или среднее и верхнее расположение МГР.

МГР состоит из распредвала, толкателей, штанги, коромысел и клапанного узла.

Распредвал служит для управления клапанами с помощью расположенный на нем кулачков (в двигателях с искровым зажиганием для привода распределителя зажигания, масляного и топливного насосов).

Толкатели передают усилие от кулачков распредвала к штангам или непосредственно к клапанам.

Штанга является элементом привода, расположенным между толкателем и коромыслом.

Усилие от штанги к клапанам передается коромыслами.

Клапанный узел включает клапан, пружину, их элементы крепления, направляющую втулку и седло клапана.

Работа МГР основана на разнице давления в отдельных ее узлах и атмосферного.

1. Фазы газораспределения, их влияние на работу двигателя.

Качество газообмена определяется параметра­ми открытия клапанов: продолжительностью открытия и проходным сече­нием клапанной щели, задаваемые профилем кулачка. Для увеличения на­полнения цилиндров и улучшения их очистки от отработавших газов клапа­ны открываются в моменты, не совпадающие с ВМТ и НМТ, а с некоторым опережением в начале и запаздыванием в конце процесса впуска и выпуска.

Продолжительность открытия впускных и выпускных клапанов (угол поворота коленчатого вала относительно ВМТ и НМТ) называется фазой газораспределения.

Период, когда одновременно открыты впускной и выпускной клапаны, называется перекрытием клапанов.

Фазы газораспределения для каждого значения частоты вращения ко­ленчатого вала имеют свою оптимальную величину, которую подбирают в основном для режимов работы, характеризуемых максимальным крутящим моментом, максимальной мощностью, опытным путем в результате дли­тельных доводочных испытаний.

1. Назначение, классификация, устройство и принцип работы системы охлаждения двигателя.

Система охлаждения двигателя отводит теплоту от его узлов и агрегатов в окружающую среду. Кроме основного назначения, систему охлаждения используют также для отопления пассажирского помещения кузовов легковых автомобилей и автобусов и кабин грузовых автомобилей.

Системы охлаждения применяют воздушные и жидкостные.

В автомобильных двигателях воздушного охлаждения воздух принудительно нагнетают в межреберные каналы оребренных для повышения теплоотдачи головок и цилиндров. Высокие скорости циркуляции воздуха обеспечивают осевые вентиляторы, движение воздуха организуют направляющие ограждения – дефлекторы. Воздушная система конструктивно проста, дешева в производстве, потребляет для работы агрегатов минимальную мощность, удобна в обслуживании и надежна при низких температурах и в пустынно-песчаной местности. Недостатки ее в неравномерности охлаждения термически нагруженных деталей, увеличение габаритных размеров двигателя и повышенная шумность.

Жидкостная система охлаждения закрытого типа с принудительной циркуляцией охлаждающего теплоносителя состоит из жидкостного и воздушного трактов. Жидкостный тракт включает: рубашку охлаждения блока цилиндров, термостат, радиатор, жидкостный насос, расширительный бачок и трубопроводы. Воздушный тракт системы состоит из радиатора, вентилятора и направляющих элементов тракта.

При пуске и работе непрогретого двигателя циркуляция охлаждающей жидкости идет по малому кругу (при закрытом клапане термостата) по схеме рубашка охлаждения блока и головки цилиндров – термостат – насос, обеспечивая быстрый прогрев холодного двигателя. При повышении температуры охлаждающей жидкости клапан термостата открывается, и она начинает циркулировать по большому кругу: через верхний патрубок она подается к верхнему бачку радиатора, по трубам сердцевины радиатора (где она охлаждается потоком воздуха) поступает в его нижний бачок, через его нижний патрубок подается к насосу и далее в рубашку охлаждения блока и головки цилиндров.

Охлаждающую жидкость сливают через сливные краны, расположенные на нижнем патрубке радиатора и в нижней части блока-картера, открыв при этом пробки радиатора и расширительного бачка.

1. Назначение, устройство и принцип работы приборов системы охлаждения двигателя (радиатор, термостат, жидкостный насос).

Радиатор является теплообменником, соединяющим два контура системы охлаждения. Радиатор крепится к раме автомобиля на резиновых подушках. Состоит из верхнего и нижнего бачков и теплорассеивающей сердцевины. Количество проходящего через сердцевину воздуха регулируется створками жалюзи, установленными на каркасе радиатора в специальной рамке. При избыточном давлении жидкости в системе охлаждения открывается выпускной клапан и пар или жидкость по трубопроводу отводится в расширительный бачок. При уменьшении объема охлаждающей жидкости под действием разрежения открывается впускной клапан, и жидкость из расширительного бачка поступает обратно в радиатор.

Жидкостный насос создает принудительную циркуляцию охлаждающей жидкости. Жидкостный насос центробежного типа расположен в передней части блока цилиндров. Он приводится в действие клиноременной передачей от шкива коленвала. Состоит из корпуса, крыльчатки и корпуса подшипников, соединенных между собой прокладкой. Вал насоса вращается в двух шарикоподшипниках, снабженных сальниками для удержания масла. Пластмассовая крыльчатка крепится на заднем конце вала металлической ступицей. При вращении крыльчатки жидкость из подводящего патрубка поступает к ее центру, захватывается лопастями и под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса насоса, а оттуда через полые приливы подается в рубашку охлаждения двигателя.

Вентилятор служит для повышения скорости потока проходящего через радиатор воздуха. Лопасти вентилятора для улучшения вентиляции подкапотного пространства располагают в направляющем кожухе (диффузоре). Для этой же цели лопасти вентилятора изготавливают с отогнутыми в сторону радиатора концами. Механически радиатор приводится в действие клиноременной передачей привода. Включение или выключение вентилятора с электродвигатем осуществляется в зависимости от температуры охлаждающей жидкости ввернутым в бачок радиатора термодатчиком.

Термостат служит для ускорения прогрева холодного двигателя и автоматического поддержания его теплового режима. Конструктивно он представляет собой клапан, регулирующий количество циркулирующей через радиатор жидкости. Термостаты могут быть с твердым или жидкостным наполнителем. Термостат с твердым наполнителем располагается между патрубком и корпусом впускного газопровода. Баллончик термостата заполнен смесью церезина и медного порошка. Масса, находящаяся в баллончике, закрыта резиновой мембраной, на которой установлена направляющая втулка с отверстием для резинового буфера, который предохраняет мембрану от разрушения. Шток на буфере связан рычагом с клапаном, который в закрытом положении плотно прижимается к седлу пружиной. При повышенной температуре охлаждающей жидкости активная масса начинает плавиться и расширяясь перемещает резиновую мембрану, буфер и шток, который, воздействуя на рычаг, открывает клапан термостата.

Жидкостный термостат имеет в корпусе гофрированный цилиндр из тонкой латуни, заполненный смесью этилового спирта и воды (легкоиспаряющаяся смесь). К верхней части цилиндра штоком присоединен клапан термостата. При низкой температуре охлаждающей жидкости гофрированный цилиндр находится в сжатом состоянии, клапан термостата закрыт, и охлаждающая жидкость циркулирует через перепускной канал по малому кругу, минуя радиатор. С повышением температуры охлаждающей жидкости давление в гофрированном цилиндре увеличивается, клапан термостата приоткрывается, и жидкость через патрубок начинает циркулировать по большому кругу.

1. Назначение, классификация, устройство и принцип работы смазочной системы двигателя.

Смазочная система предназначена для уменьшение износа трущихся деталей, механических потерь на трение, отвода тепла от них и предохранения от коррозии.

Масло может подаваться к трущимся частям различными способами: под давлением из главной магистрали, разбрызгиванием из форсунок.

Пол давлением масло подается к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, опорам распределительного вала, сочленениям привода МГР, шестерням привода распределительного вала, топливному насосу высокого давления дизеля.

Разбрызгиванием масло подается на зеркало цилиндра, на днище поршня, на кулачки распределительного вала, нижние наконечники штанг, направляющие втулки клапанов, механизмы вращения выпускных клапанов, зубчатые колеса газораспределения и другие детали.

Масло из поддона всасывается масляным насосом через маслозаборник и нагнетается в главную масляную магистраль. Если давление в ней выше требуемого, то масло через открывшийся редукционный клапан возвращается во впускную полость насоса. Затем масло проходит через фильтр грубой отчистки, если оно окажется засоренным откроется перепускной клапан и масло, минуя фильтр, попадет в главную масляную магистраль в картере двигателя. Из нее масло поступает по каналам к высоконагруженным трущимся парам двигателя, а также к вспомогательным узлам и механизмам. Для поддержания требуемого давления применяется дифференциальный клапан. Часть масла от масляного насоса поступает к фильтру тонкой отчистки или к центрифуге. От дополнительной секции насоса масло может поступать в радиатор. Температуру масла регулирует термостат, который направляет масло для охлаждения через радиатор (большой круг) или минуя его (малый круг). При пуске холодного двигателя, когда вязкость масла велика, клапан перепускает его мимо радиатора, что ускоряет прогрев двигателя и снижает потери на привод масляного насоса. На случай засорения радиатора или фильтра в схеме предусмотрены перепускные клапаны.

В зависимости от места размещения основного запаса масла смазочные системы могут быть с мокрым или сухим картером. Последний используется на двигателях тяжелых транспортных средств, работающих на пересеченной местности и вне дорог. Масло из поддона отбирается специальным насосом в масляный бак, где оно отстаивается и масляным насосом подается в магистраль. Это позволяет исключить попадание в масло воздуха и уменьшить окисление масла.

1. Назначение, устройство и принцип работы приборов смазки системы двигателя (радиатор, полнопоточный и центробежный фильтр отчистки масла, масляный насос).

Радиатор – является теплообменником и предназначен для рассеивания теплоты, отводимой маслом от двигателя. Применяют два типа радиаторов – жидкостно-масляный и воздушно-масляный. Воздушно-масляный радиатор позволять получить больший температурный напор. Он расположен впереди радиатора системы охлаждения и постоянно включен в смазочную систему с помощью маслопроводов, по которым масло поступает в радиатор и отводится от него. Жидкостно-масляный радиатор состоит из системы трубок, в которых циркулирует масло, и корпуса, в котором течет охлаждающая жидкость.

Радиатор может быть включен в смазочную систему либо последовательно в главную магистраль, либо параллельно главной магистрали с подачей масла от дополнительной секции насоса.

Масляный насос – служит для нагнетания масла в магистральные каналы и подачи его под вдавлением к трущимся деталям узлов и механизмов двигателя. Применяются масляные насосы с внешним и внутренним зацеплениям зубчатых колес. По числу секций они могут быть одно- и двухсекционными.

Каждая пара зубчатых колес двухсекционного насоса размещена в корпусе верхней и корпусе нижней секции насоса, разделенных между собой промежуточной крышкой. Ведущие шестерни верхней и нижней секции насоса крепятся на валу насоса шпонками. Вал насоса приводится в действие от распределительного вала. В корпусе каждой секции на осях свободно установлены ведомые зубчатые колеса, которые в паре с ведущими шестернями вращаются в своих корпусах с минимальными радиальными и торцовыми зазорами.

При работе насоса масло из картера двигателя подается во всасывающие полости верхней и нижней секции, заполняет впадины между зубьями зубчатых колес и далее переносится вдоль стенок корпусов верней и нижней секции насоса в полости нагнетания, из которых оно поступает к масляным фильтрам и радиатору.

Необходимое давление масла, создаваемое верней секцией насоса, на входе в ГСМ поддерживается редукционным клапаном, отрегулированным на определенное давление. При увеличении давления клапан открывается, и масло из полости нагнетания поступает во всасывающую полость насоса.

Ели в смазочной системе через фильтры тонкой отчистки проходит только часть масла, то они называются неполнопоточными.

Неполнопоточный и центробежный фильтр отчистки масла – очищают масло от механических примесей, которые появляются в результате изнашивания трущихся деталей, попадания пыли из воздуха, образования нагара и отложения смолистых в-в. ПФЦОД состоит из корпуса, кожуха и центрифуги с гидрореактивным приводом. Масло смазочного насоса по смазочному каналу подается под вставку центрифуги, откуда небольшая часть масла, пройдя сетчатый фильтр, поступает к двух жиклерам, отверстия которых направлены в противоположные стороны. Выбрасываемое из жиклеров в двух противоположных направлениях масло создает крутящий момент, приводящий во вращение ротор, установленный на упорном подшипнике. При этом основная часть масла, поступающая колпака ротора подвергается центробежной отчистке. Загрязняющие масло частицы действием центробежной силы отбрасывается к внутренней поверхности колпака ротора. Этот осадок удаляют при чистке центрифуги одновременно со сменой масла двигателя. Очищенное масло через радиальные отверстия оси ротора, трубку и канал поступает в распределительную камеру масляной магистрали. Канал соединен с перепускным клапаном, который при изнашивании подшипников коленвала или загустении масла перепускает часть неочищенного масла в магистраль помимо центрифуги.

Полнопоточная фильтрация масла может осуществляться при просачивании его под давлением через фильтрующие элементы. Нагнетаемое насосом масло поступает под днище и через его отверстия проходит в наружную полость фильтра. Проходя под давлением через поры фильтрующего элемента, масло очищается и подается в центральную часть фильтра, где чрез отверстие выходит в главную смазочную магистраль блока. При пуске холодного двигателя масло очищается через специальную вставку из вискозного волокна, так как загустевшее оно не проходит через фильтрующий бумажный элемент. Фильтр имеет выполненный в виде манжеты дренажный клапан, предотвращающий стекание масла из системы при остановке двигателя, и перепускной клапан, который срабатывает при засорении фильтрующего элемента перепускает неочищенное масло в смазочную магистраль.

1. Назначение, устройство и принцип работы системы питания карбюраторного двигателя.

СПКД служит для приготовления горючей смеси, подачи ее к цилиндрам и отвода из них продуктов сгорания. Устройства системы обеспечивают подачу и очистку топлива и воздуха, приготовление горючей смеси, отвод отработавших газов и глушение шумов при выпуске, хранение запаса топлива и контроль его качества. Бензин из бака через открытый кран, фильтр-отстойник и топливопроводы подается топливным насосом к карбюратору. Одновременно из под капотного пространства или воздушного канала через воздухоочиститель в карбюратор засасывается очищенный воздух, который, смешиваясь с парами и мелкораспыленными частицами бензина, образует горючую смесь, поступающую через впускной газопровод в цилиндры двигателя. Из цилиндров отработавшие газы через выпускной газопровод отводится 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.