2. Двигатели внутреннего сгорания

2.1. Основные типы двигателей внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) получили широкое распространение на современных автомобилях. По конструкции их разделяют на по­ршневые и роторные.

В поршневых дви­гателях газы, расширяющиеся при сгорании топлива, перемещают поршень, возвратно-поступательное движение ко­торого преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Поршневые двигатели в зависи­мости от способов смесеобразования и воспламенения делятся на две основные группы. К пер­вой относятся двигатели с внешним смесеобразованием и принудительным воспламенением, типичными представителями которых являются карбюраторные. В них смесь образуется вне цилиндров в карбюраторе, а во­спламеняется в цилиндре электрической искрой. Ко второй группе относятся дизели — двигатели с внутренним смесе­образованием и воспламенением от сжатия, в которых смесь образуется в процессе впрыскивания топлива в ци­линдр, а затем самовоспламеняется под воздействием высокой температуры.

В роторных двигателях газы, расширяю­щиеся при сгорании топлива воз­действуют па вращающуюся деталь — ротор. Роторные двигатели делятся на газотурбинные и роторно-поршневые.

2.2. Общее устройство двигателя внутреннего сгорания

Общее устройство двигателя рассмотрим на примере двигателя автомобиля ВАЗ-2108 — четырехтактного, карбюра­торного, четырехцилиндрового с рядным вертикальным располо­жением цилиндров и верхним расположением распределительного вала. Двигатель имеет поперечное распо­ложение на переднеприводном автомобиле, т.е. он вместе с коробкой передач размещается поперек между брызговиками передних колес.

Рис. 2.1. Силовой агрегат ВАЗ-2108: 1 – воздушный фильтр; 2 – карбюратор;

3 – топливный насос; 4 – датчик-распределитель зажигания; 5 – коробка передач; 6 – стартер; 7 – картер сцепления; 8 – двигатель; 9 – генератор

Коробка передач 5 (рис. 2.1) и сцепление, размещенное в картере 7, и двигатель 8 образует единый жесткий узел — силовой агрегат.

В легко доступной зоне крепятся все узлы двигателя, требующие обслуживания при эксплуатации автомобиля. Сверху расположены воздушный фильтр 1 и датчик-распределитель зажигания 4. Слева размещены свечи за­жигания, генератор 9, стартер 6 и щуп указателя уровня масла. Топливный насос 3 установлен вверху, но с пра­вой стороны двигателя (задней, если смотреть по ходу движения автомобиля), что позволяет уменьшает опасность возникновения пожаров при аварии из-за повреждения топливопроводов.

Верхней частью кар­тера и цилиндры двигателя объединены вместе и представляют собой единую отливку — блок цилиндров 11 (рис. 2.2). В результате этого обеспечивается прочность, жесткость и компактность конструкции. Под блоком цилиндров находится стальной штампованный поддон картера 9, который одновременно служит емкостью для масла. Между под­доном и блоком цилиндров находится прокладка из пробко-резиновой смеси.

На блок цилиндров устанавливается общая для четырех цилиндров алюминиевая головка цилиндров 12. В головке находятся камеры сгорания, клапанный механизм и газовые каналы. Между блоком цилиндров и головкой расположена уплотнительная металлоасбестовая прокладка. На головке цилиндров установлен распределительный вал, который приводятся в действие по одному впускному и одному выпускному клапану. Верхнее расположение распределительного уменьшает массу возвратно-поступательно движущихся деталей и тем самым обеспечивает высокую надежность работы механизма га­зораспределения при большой частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Коленча­тый вал специальным зубчатым ремнем с эксцентриковым роликовым натяжителем приводит во вращение распределительный вал 2. Достоинствами такого привода являются простота конструкции, снижение шумности двигателя и меньшая масса по сравнению с другими видами передач. Ременный привод закрыт спереди пластмассовой, а сзади - стальной крышками.

Чугунный, литой коленчатый вал 7 дешевле кованого и долговечнее в эксплуатации. Пять опор обеспечивают высокую жесткость коленчатого вала, он меньше прогибается, и создаются лучшие условия для работы подшипников. Нагрузка на подшипники меньше за счет больших диаметров шеек вала (51 мм коренных и 48 мм шатунных), вследствие этого уменьшается износ шеек и вкладышей подшипников, увеличивает­ся долговечность коленчатого вала. Концы коленчатого вала уплотняются самоподжимными резиновыми сальниками.

Рис. 2.2. Продольный разрез двигателя ВАЗ-21083: 1 — крышка головки цилиндров; 2 — распределительный вал; 3 — датчик-распределитель зажигания; 4 — поршень; 5 — шатун; 6 - маховик; 7 — коленчатый вал; 8 — крышка коренного подшипника; 9 — картер; 10 — масляный насос; 11 — блок цилиндров; 12 — головка цилиндров

Алюминиевые, литые поршни 4 имеют три кольца - два компрессион­ных и одно маслосъемное. Поршневой палец, свободно вращающийся в бо­бышках поршня, запрессован в верхнюю головку шатуна. Шатуны 5 — стальные, кованые.

Система смазки двигателя комбинированная (под давлением и разбрызгиванием). Коренные и ша­тунные подшипники коленчатого вала, опоры распределительного вала смазываются под давлением. Система смазки имеет масляный насос с шестернями внутреннего зацепления, привод которого осуществляется непосредственно от коленчатого ва­ла. Полнопоточный масляный фильтр 6 (рис. 2.3) имеет фильтрующий элементом из специального картона. Все масло, идущее на смазку двигателя, проходит через фильтр. Для смазки двигателя применяется специальное масло, которое имеет комплекс присадок. Присадки придают мас­лу высокие смазочные свойства, стойкость против окисления, по­зволяют работать в широком интервале температур.

Рис. 2.3. Поперечный разрез двигателя ВАЗ-21083: 1 — воздушный фильтр;

2 — трубопровод системы вентиляции картера; 3 — головка цилиндров;

4 — приемник масляного насоса; 5 — блок цилиндров; 6 — масляный фильтр;

7 — насос охлаждающей жидкости; 8 — вы­пускной коллектор;

9 — впускной трубопровод; 10 — карбюратор

Система охлаждения — жидкостная, закрытого типа, заполнена специальной охлаждающей жидкостью, которая имеет антикоррозий­ные и антивспенивающие присадки и замерзает при низких тем­пературах. Посто­янный тепловой режим двигателя поддерживает термостат. Для уменьшения массы радиатор имеет пластмассовые бачки и алюминиевую сердцевину. Радиатор продувается четырехлопастным пластмассовым вентилятором с электроприводом.

Температура начала и пол­ного открытия основного клапана термостата составляют соответ­ственно 87 и 102 °С. Непосредственно в блоке цилиндров расположен насос 3 охлаждающей жидкости центробеж­ного типа. Насос при­водится в действие той же ременной передачей, что и распредели­тельный вал.

Система питания состоит из воздушного фильтра 1, топливного насоса, топливного бака и карбюратора 10. Воздушный фильтр — су­хого типа, с терморегулятором и со сменным фильтрующим элемен­том из специального картона. Фильтр имеет предварительный очиститель из нейлоновой ваты. Топливный насос диафрагменный, с сетчатым фильтром и рычагом ручной подкачки топлива. В системе питания для повышения на­дежности топливоподачи предусмотрен слив лишней части топлива из карбюратора обратно в топливный бак. Дополнительно в системе питания предусмотрен фильтр тонкой очистки топлива и сепаратор паров бензина, препятствующий выходу паров в атмосферу.

Карбюратор новой конструкции эмульсионного типа имеет две камеры с падающим потоком и последовательным открытием дроссельных заслонок, а также сбалансированную поплавковую ка­меру, систему отсоса картерных газов за дроссельную заслонку, ди­афрагменный ускорительный насос, экономайзер мощностных режимов с пневматическим приводом, пусковое устройство с пневматическим приводом, экономайзер принудительного холостого хода с электронным управлением по частоте вращения ко­ленчатого вала. Привод дроссельных и воздушной заслонок карбюратора тро­совый.

Электронная бесконтактная система зажигания обеспечивает надежное искрообразование при любой частоте вращения коленчатого вала.

Двигатель в целом имеет высокую надежность и долговечность. Наличие тонкостенного чугунного блока цилиндров, пятиопорного коленчатого вала, сталеалюминиевых тонкостенных вкладышей подшипников коленчатого вала обеспечивает не менее 125 тыс. км пробега до капитального ремонта.