3.3.4. Системы регулирования фаз газораспределения

          Для получения оптимальных характеристик двигателя при различных частотах вращения коленчатого вала возникает необходимость управлять временем открытия – закрытия впускных и выпускных клапанов (фазами газораспределения). При относительном увеличении времени (или степени) открытия впускного клапана улучшается наполнение цилиндра топливно-воздушной смесью. При относительном увеличении времени (или степени) открытия выпускного клапана, улучшается очистка цилиндра от отработавших газов. Существует достаточно много  конструкций, позволяющих манипулировать работой клапанов. Схема работы одного из них показана на рис. 3.17. Конструкция позволяет изменять фазы газораспределения путём изменения высоты подъёма клапанов, что достигается применением распределительного вала с кулачками, имеющими криволинейный профиль. Распределительный вал в подобных конструкциях имеет возможность осевого перемещения.

3.4. Системы охлаждения и смазки двигателя.

 При работе двигателя на детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов действуют знакопеременные силы, высокая температура, давление, агрессивная среда рабочих, отработанных и картерных газов.           Работа двигателя при температуре охлаждающей жидкости ниже или выше рабочей температуры приводит к ухудшению характеристик двигателя и повышенному износу его деталей. Перегрев двигателя, сопровождающийся закипанием жидкости в системе охлаждения, может иметь и более серьёзные последствия. Из-за уменьшения зазоров в паре трения поршень – цилиндр, усиливается трение между деталями, выгорает смазка, становится возможным заклинивание поршня в цилиндре, «сход» хрома с верхнего компрессионного кольца, появление задиров на юбке поршня и стенках цилиндров, а также частичное оплавление и деформация поршня. Вследствие возникающих напряжений на стыке привалочных плоскостей блока и головки блока возможны деформации этих плоскостей с последующим прогоранием прокладки головки блока. Перегрев головки блока приводит к деформации посадочных отверстий сёдел выпускных клапанов, потере натяга седла вплоть до его выпадения из гнезда.           Последствия масляного голодания могут быть не менее катастрофичны. Отсутствие масла в паре трения шейка коленчатого вала – подшипник, через непродолжительное время приведёт либо к заклиниванию коленчатого вала в опорах, либо к проворачиванию в опорах вкладышей. Недостаток смазки других деталей двигателя ускоряет их износ.           Для эффективной и продолжительной работы двигателя должно быть обеспечено соответствующее охлаждение и смазка его деталей.

3.4.1. Назначение, устройство и работа системы охлаждения.

          Тепло от нагретых деталей двигателя на 60 – 70% отводится системой охлаждения двигателя. Оставшиеся 30 – 40% тепла отводятся системой смазки и рассеиваются от корпусных деталей двигателя в подкапотное пространство.           Система охлаждения может быть воздушной или жидкостной.           При воздушной системе охлаждения тепло от деталей двигателя и, в первую очередь, от камер сгорания и цилиндров передаётся обдувающему их воздуху, который циркулирует в воздушной рубашке охлаждения. Рубашку охлаждения образуют рёбра охлаждения цилиндров и кожух, внутрь которого эти цилиндры помещаются (рис. 3.18). Воздух через кожух прокачивается вентилятором системы охлаждения с приводом от электродвигателя или ременным приводом от коленчатого вала двигателя. Количество воздуха на входе в рубашку охлаждения регулируется заслонками, управляемыми водителем вручную, или автоматически, с помощью термостатов или иных специальных приспособлений. Цилиндр воздушного охлаждения и простейшая схема воздушной системы охлаждения показана на рисунке рис. 3.18.

          Жидкостная система охлаждения имеет рубашку охлаждения, радиатор с расширительным бачком и паровоздушным клапаном горловины радиатора (расширительного бачка), жалюзи радиатора, насос охлаждающей жидкости, термостат, вентилятор, соединительные патрубки и шланги. Рубашка охлаждения, радиатор, патрубки и шланги заполняются охлаждающей жидкостью. Общее устройство жидкостной системы охлаждения показано на рис. 3.19.

          При работе двигателя насос, приводимый в движение от коленчатого вала через ременную передачу, создаёт циркуляцию охлаждающей жидкости. Если двигатель «холодный» жидкость не попадает в радиатор и циркулирует по малому кругу рубашки охлаждения. По мере прогрева двигателя часть жидкости, а затем и вся жидкость начинает циркулировать через радиатор по большому кругу рубашки охлаждения. В радиаторе жидкость охлаждается потоком воздуха, создаваемым вентилятором, а при движении автомобиля ещё и встречным потоком воздуха. Охлаждённая жидкость забирается из радиатора насосом и вновь подаётся в рубашку охлаждения.           Насос охлаждающей жидкости традиционной конструкции – центробежного типа, обычно состоит из корпуса и крышки (рис. 3.20). Корпус крепится к блоку цилиндров двигателя и соединяется выпускным отверстием с рубашкой охлаждения блока. Крышка насоса крепится к корпусу и имеет вал, установленный в крышке на подшипнике и, уплотнённый с внутренней стороны сальником. На внутреннем конце вала крепится рабочее колесо - крыльчатка. На внешнем конце вала устанавливается фланец шкива привода насоса и вентилятора. Привод насоса осуществляется от коленчатого вала клиновидным ремнём или зубчатым ремнём ГРМ.           Простота конструкции насоса обусловливает его высокую надёжность. К основным неисправностям насоса относятся неисправность подшипника и/или неисправность сальника вала. Неисправность подшипника, как правило, сопровождается повышенным шумом при работе и люфтами вала насоса. Признаком износа сальника является вытекание охлаждающей жидкости через контрольное отверстие в корпусе и/или по валу насоса наружу рубашки охлаждения двигателя.

          Вентилятор системы охлаждения с электрическим приводом включается от датчика управления вентилятором (термореле) при достижении жидкостью охлаждения верхнего предела рабочей температуры и выключается при охлаждении жидкости до нижнего предела рабочей температуры. Механический привод вентилятора обеспечивает его постоянную работу при работающем двигателе независимо от температуры охлаждающей жидкости.           Термостат регулирует и поддерживает температурный режим двигателя, пропуская жидкость по малому кругу при прогреве холодного двигателя, и по большому кругу, при работе двигателя на рабочих температурах (85 - 110°C).           Термостаты имеют одно- или двух клапанную конструкцию. Термосиловой элемент термостата размещается в пластмассовом или металлическом корпусе термостата и представляет собой закрытый латунный цилиндр, внутри которого находится твёрдый или жидкий наполнитель. Объём наполнителя увеличивается при нагревании. Увеличение или уменьшение объёма наполнителя приводит к перемещению (открыванию – закрыванию) клапанов термостата. На рис. 3.21 показана конструкция двухклапанного термостата.

          Жидкостные системы охлаждения автомобилей относятся к типу закрытых и сообщаются с атмосферой только через паровоздушный клапан пробки расширительного бачка. В расширительный бачок жидкость поступает из радиатора вследствие расширения жидкости при нагревании. Закрытая система охлаждения способствует поддержанию в системе повышенного давления (в пределах 1,10 – 1,35 атм.), что необходимо для повышения температуры кипения охлаждающей жидкости выше 100°С.           В качестве охлаждающих жидкостей в системах охлаждения двигателей используются антифризы. Основой антифризов являются этиленгликоль или пропиленгликоль. Этиленгликоль – бесцветная сильно ядовитая жидкость с низкой температурой замерзания, маслянистая на ощупь и сладковатая на вкус. На основе этиленгликоля выпускаются антифризы с торговой маркой «Тосол». Пропиленгликоль меньше вреден для здоровья, но по рабочим характеристикам уступает этиленгликолю. В охлаждающие жидкости добавляются присадки сдерживающие коррозию металла и препятствующие образованию накипи на стенках рубашки охлаждения. Также антифризы имеют низкую температуру начала кристаллизации и обладают смазывающими свойствами. Применять в качестве охлаждающей жидкости воду не рекомендуется, так как при этом сокращается срок службы насоса системы охлаждения и двигателя в целом. Также не следует смешивать между собой антифризы разных производителей.