ШАБУНИНА В.М. "ЛЕГКОВОЙ АВТОМОБИЛЬ. 400 НЕИСПРАВНОСТЕЙ И СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ", 1997

ГЛАВНАЯ СТРАНИЦА / МЕНЮ САЙТА / СОДЕРЖАНИЕ ДАННОЙ СТАТЬИ

РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЯ

Рабочим циклом называется совокупность процессов, периодически повторяющихся в определенной последовательности в цилиндре двигателя. В четырехтактном двигателе рабочий цикл совершается за два оборота коленчатого вала и состоит из четырех тактов: впуска, сжатия, рабочего хода (сгорание и расширение) и выпуска отработавших газов.

Такт - это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

Первый такт - впуск (рис. 2,а). При движении поршня 10 от ВМТ (вниз) вследствие увеличения объема в цилиндре создается разрежение, под действием которого из карбюратора через открывающийся впускной клапан 8 в камеру сгорания 4 и цилиндр 2 поступает горючая смесь (паров бензина с воздухом). В камере сгорания горючая смесь смешивается с оставшимися в нем от предыдущего рабочего цикла отработавшими газами и образует рабочую смесь.

Второй такт - сжатие (рис. 2,б). Поршень движется вверх, оба клапана закрыты. Так как объем в цилиндре уменьшается, то происходит сжатие рабочей смеси, повышается ее температура и давление соответственно до 480°С и 8-12 кгс/см2.

Третий такт - рабочий ход (сгорание и расширение). В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется электрической искрой 12 от свечи зажигания 6 и быстро сгорает (в течение 0,001-0,002 с) При этом выделяется большое количество тепла и, как следствие, повышается температура до 2500°С и давление газов до 35-40 кгс/см2, которое передается на поршень, перемещая его от ВМТ к НМТ. Сила давления газов от поршня 10 передается через поршневой палец 3 и шатун 11 на коленчатый вал 1, создавая на нем определенный крутящий момент (рис. 2,в).

Рис. 2. Рабочий цикл четырехтактного двигателя: 1 - коленчатый вал; 2 - цилиндр; 3 - поршневый палец; 4 - камера сгорания; 5 - выпускной трубопровод; 6 - свеча зажигания; 7 - выпускной клапан; 8 - впускной клапан; 9 - впускной трубопровод; 10 - поршень; 11 - шатун; 12 - электрическая искра свечи зажигания

Четвертый такт - выпуск (рис. 2,г). Поршень вновь движется к ВМТ и выталкивает отработавшие газы в атмосферу через открывающийся выпускной клапан 7, после чего цилиндр оказывается подготовленным к повторению рабочего цикла.

Из рассмотрения рабочего цикла видно, что полезная работа совершается в течение только одного такта - рабочего хода, остальные же три такта являются вспомогательными (насосными) и на их осуществление затрачивается часть энергии. Энергия, полученная при рабочем ходе, накапливается маховиком - массивным диском, установленным на конец коленчатого вала.

ПОРЯДОК РАБОТЫ

Для развития большей мощности и равномерности вращения коленчатого вала двигатели делают многоцилиндровыми. Например, в четырехцилиндровом двигателе упомянутых автомобилей за два оборота коленчатого вала получается уже не один, а четыре рабочих хода (по одному в каждом цилиндре).

Для равномерной и плавной работы многоцилиндрового двигателя одноименные такты в разных его цилиндрах должны чередоваться в определенной последовательности. Эта установленная последовательность чередования одноименных тактов называется порядком работы двигателя.

Порядок работы зависит от расположения шатунных шеек на коленчатом валу и кулачков на распределительном валу. Если в четырехцилиндровом двигателе (рис. 3,а), у которого шатунные шейки расположены попарно (1 с 4 и 2 с 3) в одной плоскости, в 1-м цилиндре в течение первого полуоборота коленчатого вала (180°) происходит рабочий ход, то в 4-м цилиндре в это время - впуск. При этом поршни 2-го и 3-го цилиндров одновременно будут двигаться вверх, совершая соответственно выпуск и сжатие. Тогда за следующие три полуоборота коленчатого вала произойдет рабочий ход последовательно в 3-м, затем в 4-м и, наконец, во 2-м цилиндрах (см. табл. рис. 3,б).

Таким образом, порядок работы цилиндров двигателя будет 1-3-4-2. Он применяется во всех двигателях изучаемых автомобилей. Порядок работы двигателя необходимо знать для правильного присоединения проводов высокого напряжения к свечам при установке зажигания, а также для регулировки тепловых зазоров в механизме газораспределения.

КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ

Этот механизм служит для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала. Он состоит из блока цилиндров, общей одной или нескольких головок цилиндров, поршней с кольцами и поршневыми пальцами, шатунов, коленчатого вала с подшипниками, маховика и поддона картера (рис. 3).

Рис. 3. Порядок работы четырехцилиндрового двигателя: а - за один полуоборот (180°): б - за два оборота коленчатого вала (720°); 1 - коленчатый вал; 2 - шатун: 3 - цилиндр; 4 - поршень: 5 - поршневой палец: 6 - поршневые кольца; 7 - головка цилиндра; 8 - маховик

МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Этот механизм служит для своевременного впуска в цилиндры двигателя горючей смеси и выпуска из них отработавших газов. Он состоит из распределительного вала, деталей передачи усилия на клапаны с регулировочными устройствами, клапанов с седлами, пружин и деталей крепления их на клапанах.

Привод распределительного вала может быть цепной, ременный или шестеренный.

Принцип действия механизма газораспределения с шестеренным приводом, нижним расположением распределительного вала и верхними клапанами показан на рис. 4. При вращении шестерен 1, 4 привода поворачивается распределительный вал 5 и выпуклой частью кулачка 3 перемешает вверх толкатель 6, штангу 7, регулировочный винт 16 и короткий конец коромысла 15. Коромысло, поворачиваясь на оси 14, длинным концом нажимает на стержень клапана 10, который, сжимая пружину 12, опускается вниз. При этом открывается отверстие, соединяющее камеру сгорания 18 с впускным или выпускным трубопроводом головки цилиндра.

Рис. 4. Схема устройства и действия механизма газораспределения: 1 и 4 - шестерни привода распределительного вала; 2 - установочные метки; 3 - кулачок; 5 - распределительный вал; 6 - толкатель; 7 - штанга; 8 - блок цилиндра; 9 - седло клапана; 10 - клапан; 11 - направляющая втулка клапана; 12 - пружина клапана; 13 - опорная шайба пружины; 14 - ось коромысла; 15 - коромысло; 16 - регулировочный винт; 17 - контргайка винта; 18 - камера сгорания

Когда кулачок 3 выпуклой частью пройдет, клапан 10 под действием пружины 12 поднимется вверх и закроет отверстие, при этом коромысло, штанга и толкатель займут исходное положение.

Расположение и профиль кулачков распределительного вала обеспечивают своевременное открытие впускных и выпускных клапанов с у четом порядка работы цилиндров и фаз газораспределения.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ

Температура газов в цилиндрах двигателя при сгорании рабочей смеси достигает 2500°С, а в среднем при работе двигателя составляет 800-900°С. Это вызывает сильный нагрев деталей и может привести к заклиниванию поршней в цилиндре, обгоранию головок клапанов, выгоранию смазки, выплавлению вкладышей подшипников и другим неисправностям. Для предупреждения этого в двигателе необходимо поддерживать определенный тепловой режим, что обеспечивается жидкостной или воздушной системой охлаждения, которая служит для отвода излишнего тепла от нагретых деталей. В системе охлаждения температура охлаждающей жидкости на всех режимах работы двигателя должна поддерживаться в пределах 87-102°С. При воздушной системе охлаждения тепловой режим определяют температурой масла в системе смазки, которая должна быть 70-110°С.

Схема жидкостной системы охлаждения показана на рис. 5. Основными элементами этой системы являются: рубашка охлаждения двигателя, центробежный насос, трубопроводы, радиатор, вентилятор, расширительный бачок, термостат и датчик с указателем температуры охлаждающей жидкости. Принцип действия жидкостной системы охлаждения заключается в следующем.

Рис. 5. Принципиальная схема жидкостной системы охлаждения двигателя: 1 - циркуляция жидкости по малому кругу; а - циркуляция жидкости по большому кругу; 1 - двигатель; 2 - рубашка охлаждения блока и головки цилиндров; 3 - центробежный насос; 4, 9, 13 - патрубки; 5 - перепускной клапан; 6 - термосиловой элемент: 7 - основной клапан: 8 - термостат; 10 - радиатор; 11 - заливная горловина с пробкой; 12 - расширительный бачок; 14 - вентиляторы; 15 - цилиндр; 10 - нижний бачок радиатора

При пуске холодного двигателя термосиловой элемент 6 термостата 8 (см. рис. 5) находится в крайнем левом положении, при котором основной клапан 7 закрыт, а перепускной 5 открыт. При работе двигателя крыльчатка центробежного насоса 3, приводимая во вращение через ременную передачу от шкива коленчатого вала, захватывает охлаждающую жидкость из патрубка 4 и нагнетает ее в рубашку 2 блока и головки цилиндров двигателя 1. При этом жидкость отнимает излишнее тепло от нагретых частей, нагревается сама и через открытый перепускной клапан 5 термостата 8 будет снова поступать к насосу, т.е. циркуляция будет происходить по "малому кругу", минуя радиатор (см: стрелки 7), что ускоряет нагрев двигателя.

По мере прогрева двигателя термосиловой элемент 6 термостата нагревается и перемещает клапаны вправо, постепенно закрывая перепускной 5 и открывая основной 7 клапаны. При этом циркуляция жидкости будет происходить как и прежде по "малому кругу" и одновременно частично по "большому кругу" через радиатор 10 по патрубкам 13 и 9.

При полностью прогретом двигателе и температуре жидкости 85-95°С, перепускной клапан полностью закроется: а основной откроется и циркуляция жидкости будет происходить только по большом кругу (см. стрелки II) в следующей последовательности: от насоса 3 в рубашку 2 блока и головки цилиндров по патрубку 13 в верхний бачок радиатора, через сердцевину (по трубкам) в нижний бачок 16 и охлажденная при помощи вентилятора 14 по патрубку 9, через открытый клапан 7 термостата, по патрубку1 4 снова к насосу, поддерживая необходимый тепловой режим двигателя.

Расширительный бачок 12 служит для компенсации изменений объема жидкости, возникающих от ее температуры и давления при работе двигателя.

СИСТЕМА СМАЗКИ

Назначение системы смазки заключается в подводе к трущимся деталям достаточного количества масла, необходимого для уменьшения трения за счет создания масляной пленки между сопряженными деталями, охлаждения их поверхностей, удаления частиц металла, образующихся вследствие износа, и защиты деталей от коррозии. Для смазки следует применять масла, рекомендуемые заводами-изготовителями. Основные данные по маслам, применяемым для изучаемых двигателей, приведены в табл. 2.

Таблица 2

Двигатель Марки масел Объем одной заправки
ЗАЗ-2105 Летом М-12Г, или М-12ГИ зимой 3,75
ВАЗ-2108 М-8Г1 или М-8ГИ 3,5
"Москвич-2141" Всесезонно М-63/12Г или М-10ГИ 5,2; 4,2

Маркировка масел производится в соответствии с ГОСТ 10541-78. Она включает: букву М, обозначающую моторное масло; числа, характеризующие вязкость масла; букву Г, обозначающую группу по эксплуатационным свойствам (степень форсировки двигателя); цифру 1 в индексе - карбюраторные двигатели. Буква "з" в индексе указывает на наличие в масле загущающих присадок, а буква "И" - на наличие в присадках импортных компонентов.

Например: М-6з/10Г - Масло моторное (М) всесезонное для высокофорсированных (Г) карбюраторных (1) двигателей, имеющее вязкость при 100°С 10 Ст с загущающими (з) присадками. Дробное обозначение вязкости этого масла показывает, что при положительных температурах оно ведет себя как масло класса вязкости 10, а при отрицательных - как масло класса вязкости 6.

В двигателях всех рассматриваемых в данной книге автомобилей применяют комбинированную смазочную систему, при которой наиболее нагруженные детали смазываются под давлением, а остальные разбрызгиванием.

В смазочную систему двигателя входят: масляный шестеренный насос, фильтр (маслоочиститель), маслозаливная горловина с пробкой, стержень для измерения уровня масла, поддон картера двигателя, датчик и указатель давления (температуры) масла или контрольная лампа давления и система вентиляции картера.

Схема устройства и работы системы смазки показана на рис. 6.

При работе двигателя масло из поддона 1 картера через сетчатый маслоприемник 2 засасывается насосом 3 и подается в масляный фильтр 5, где очищается и поступает в главную магистраль 8, просверленную вдоль блока цилиндров. Из главной магистрали по канатам 9 масло подается к коренным подшипникам коленчатого вата, а из них по сверлениям 16 в щеках и шейках коленчатого вала подводится к шатунным подшипникам. Из шатунных подшипников через сверления в нижних головках шатунов масло разбрызгивается.

Рис. 6. Принципиальная схема устройства и работы системы смазки двигателя: 1 - поддон картера двигателя; 2 - маслоприемник с сетчатым фильтром; 3 - шестеренный масляный насос; 4 - редукционный клапан; 5 - полно-поточный фильтр; 6 - перепускной клапан; 7 - датчик указателя давления масла; 8 - главная магистраль; 9 - канал подачи масла к коренному подшипнику; 10 - давление масла; 11 - оси коромысел; 12 - распределительный вал; 13 - коромысло привода клапана; 14 и 15 - каналы подачи масла из главной магистрали к механизму газораспределения; 16 - сверления в шейках и щеках вала

Одновременно по каналам 15 в блоке и 14 в головке цилиндров масло из главной магистрали под давлением поступает во внутренний канал 12 распределительного вала, а из канала по сверлениям к его подшипникам, кулачкам и осям 11 для смазки коромысел 13 и других деталей привода клапанов механизма газораспределения.

СИСТЕМА ПИТАНИЯ

Система питания служит для хранения, подачи и очистки топлива, очистки и подачи воздуха, приготовления нужного состава горючей смеси на разных режимах работы двигателя и отвода в атмосферу отработавших газов (продуктов сгорания).

Приборы хранения, подачи и очистки топлива - это топливный бак, датчик и указатель количества топлива, топливопроводы, фильтры и топливный насос.

Подача и очистка воздуха осуществляются воздухоочистителем с сухим или масляным фильтром.

Приготовление горючей смеси происходит в специальном приборе - карбюраторе, а для отвода отработавших газов имеются трубопроводы и глушитель шума.

Принцип работы системы питания заключается в следующем (рис. 7).

При вращении коленчатого вала двигателя начинает действовать топливный насос 3, который засасывает через сетчатый фильтр 13 топливо из бака 7 и по топливопроводу 2 нагнетает его в поплавковую камеру 4 карбюратора. При движении поршня вниз под действием разрежения из распылителя 6 поплавковой камеры вытекает топливо, а через воздухоочиститель 5 засасывается очищенный воздух. В смесительной камере 7 струя воздуха распыляет топливо и, смешиваясь с ним, образует горючую смесь, которая по трубопроводу через открывающийся впускной клапан 8 поступает в цилиндр 10 (такт впуска), где сжимается (такт сжатия) и сгорает (рабочий ход). Продукты сгорания через открывающийся Выпускной клапан 11 и трубопровод 9 поступают в глушитель шума 12 и далее в атмосферу (такт выпуска).

Рис. 7. Принципиальная схема системы питания карбюраторного двигателя: 1 - топливный бак; 2 - топливопровод; 3 - топливный насос; 4 - поплавковая камера карбюратора; 5 - воздухоочиститель; 6 - распылитель; 7 - смесительная камера; 8 - впускной клапан; 9 - трубопроводы; 10 - цилиндр; 11 - выпускной клапан; 12 - глушитель шума; 13 - сетчатый фильтр топливозаборной трубки

СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ

Система зажигания карбюраторного двигателя служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах в определенный момент. Воспламенение происходит в конце такта сжатия 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 (до 24 тыс. В), чтобы вызвать искровой разряд. Искровые разряды должны появляться при определенном положении поршней в цилиндрах и чередоваться в соответствии с установленным порядком работы цилиндров двигателя.

На ряде автомобилей применяется контактная система батарейного зажигания (ВАЗ-2105) и электронная бесконтактная (ВАЗ-2108).

В контактную систему батарейного зажигания входят: источники тока (аккумуляторная батарея и генератор), катушка зажигания, включатель (замок) зажигания, прерыватель-распределитель, конденсатор, свечи зажигания, провода низкого и высокого напряжения. В схему зажигания также может быть включено реле стартера (рис. 8).

Рис. 8. Схема контактной системы батарейного зажигания: 1 - аккумуляторная батарея; 2 - свеча зажигания; 3 - разносная пластина ротора распределителя; 4 - боковая клемма распределителя; 5 - провод высокого напряжения; 6 - конденсатор; 7 - кулачок прерывателя; 8 - прерыватель; 9 - подвижный и неподвижный контакты прерывателя; 10 - провод низкого напряжения; 11 - катушка зажигания; 12 - вторичная обмотка; 13 - первичная обмотка; 14 - резистор; 15 - включатель зажигания; 16 - реле стартера; 17 - контактная пластина реле; 18 - пружинный контакт; 19 - провод низкого напряжения от резистора

Принцип действия этой системы следующий. При повороте ключа включателя зажигания 15 вправо и замкнутых контактах 9 прерывателя 8 по цепи низкого напряжения пойдет электрический ток в следующей последовательности. С плюсовой клеммы аккумуляторной батареи 1 на клемму стартера, далее по проводу 10 низкого напряжения через включатель 15, резистор 14, первичную обмотку 13 катушки зажигания 11 на клемму прерывателя 8, через замкнутые контакты 9 на "массу" автомобиля и через "массу" на минусовую клемму аккумуляторной батареи. С увеличением частоты вращения коленчатого вата двигателя ток в первичную цепь будет поступать в таком же порядке, но уже от генератора.

Рис. 9. Катушка зажигания: 1 - выводные клеммы; 2 - карболитовая крышка; 3 - добавочный резистор; 4 - сердечник; 5 - вторичная обмотка; 6 - первичная обмотка; 7 - картонная втулка; 8 - корпус с магнитопроводом; 9 - фарфоровый изолятор; 10 - трансформаторное масло

Проходящий по первичной обмотке катушки зажигания ток низкого напряжения создает вокруг нее сильное магнитное поле и, когда вращающийся кулачок 7 прерывателя своим выступом размыкает контакты 9, ток в первичной цепи прекращается, магнитное поле первичной обмотки мгновенно исчезает и пересекает большое число витков вторичной обмотки 12, индуктируя в ней ток высокого напряжения, необходимый для получения искрового разряда на свечах зажигания, воспламеняющих рабочую смесь в цилиндрах.

Рис. 10. Прерыватель-распределитель Р-147А автомобиля "Москвич"-2140: а - общий вид; б - со снятыми крышкой распределителя и ротором; 1 - масленка; 2 - стяжная гайка хомута привода; 3 - корпус; 4 - рычажок прерывателя; 5 - текстолитовая подушка рычажка прерывателя; 6 - винты крепления контактной стойки; 7 - кулачок прерыватель; 8 - клемма провода низкого напряжения; 9 - корпус прерывателя; 10 - контактная стойка; 11 - паз для регулировки зазора между контактами; 12 - подвижная пластина прерывателя; 13 - вакуумный регулятор опережения зажигания

Путь тока высокого напряжения следующий: вторичная обмотка 12 катушки зажигания, провод высокого напряжения 5, разносная пластина 3 ротора распределителя, боковая клемма 4 распределителя, провод высокого напряжения 5, центральный электрод свечи 2, через зазор - на боковой электрод, на "массу", минус аккумуляторной батареи, плюс батареи, провод 10, включатель 15, резистор 14, первичная 13 установленный на кулачке, сделает один оборот и подаст четыре импульса тока высокого напряжения на боковые клеммы 4 четырех свечей, обеспечивая зажигание рабочей смеси в цилиндрах четырехцилиндрового двигателя в порядке работы (на данной схеме 1-3-4-2).

Во время пуска двигателя стартером (поворот ключа вправо во второе положение) контактная пластина 17 реле стартера замыкается с пружинным контактом 18 и ток из аккумуляторной батареи по этим контактам проходит по проводу 19 на клемму первичной обмотки катушки зажигания, минуя включатель 15 и резистор 14. Выключение резистора способствует увеличению тока в первичной цепи и, как следствие, повышению напряжения во вторичной обмотке катушки, что облегчает пуск двигателя.

⇦ Ctrl предыдущая страница / следующая страница Ctrl ⇨

ГЛАВНАЯ СТРАНИЦА / МЕНЮ САЙТА / СОДЕРЖАНИЕ ДАННОЙ СТАТЬИ 

cartalana.orgⒸ 2008-2020 контакт: koshka@cartalana.org