Принцип действия системы смазки

В современных двигателях применяется комбинированная система смазки, в которой часть деталей смазывается под давлением, а другая часть – разбрызгиванием или самотеком.

Смазка двигателя осуществляется циклически. При работе двигателя масляный насос закачивает масло в систему. Под давлением масло подается в масляный фильтр, где очищается от механических примесей. Затем по каналам масло поступает к коренным и шатунным шейкам (подшипникам) коленчатого вала, опорам распределительного вала, верхней опоре шатуна для смазки поршневого пальца.

На рабочую поверхность цилиндра масло подается через отверстия в нижней опоре шатуна или с помощью специальных форсунок.

Остальные части двигателя смазываются разбрызгиванием. Масло, которое вытекает через зазоры в соединениях, разбрызгивается движущимися частями кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов. При этом образуется масляный туман, который оседает на другие детали двигателя и смазывает их.

Под действием сил тяжести масло стекает в поддон и цикл смазки повторяется.

На некоторых спортивных автомобилях применяется система смазки с сухим картером. В данной конструкции масло храниться в специальном масляном баке, куда закачивается из картера двигателя насосом. Картер двигателя всегда остается без масла – «сухой картер». Применение данной конструкции обеспечивает стабильную работу системы смазки во всех режимах, независимо от положения маслозаборника и уровня масла в картере.

Всё горит и дымит. Куда и как выводить отработанные газы?

Выпускная система (другое наименование - система выпуска отработавших газов, выхлопная система) предназначена для отвода отработавших газов из цилиндров двигателя, их охлаждения, а также снижения шума и токсичности.

Система выпуска отработавших газов имеет следующее общее устройство:

• выпускной коллектор;

• приемная труба глушителя;

• виброизолирующая муфта;

• каталитический нейтрализатор;

• сажевый фильтр;

• кислородный датчик;

• предварительный глушитель;

• основной глушитель;

• соединительные трубы.

Схема выпускной системы

Все конструктивные элементы выпускной системы расположены под днищем автомобиля.

Выпускной коллектор обеспечивает непосредственный отвод отработавших газов, а также продув цилиндров двигателя. Форма и размеры выпускного коллектора определяют характер колебательного процесса отработавших газов в выпускной системе, и в итоге влияют на мощность и крутящий момент двигателя. Колебательный процесс отработавших газов в выпускной системе должен быть согласован с колебательным процессом топливно-воздушной смеси в впускной системе.

На выпускной коллектор приходится самая большая температурная нагрузка, поэтому он изготавливается, как правило, из жаропрочного чугуна. К выпускному коллектору крепиться приемная труба глушителя.

Для изоляции конструктивных элементов выпускной системы от вибрации двигателя используется виброизолирующая муфта (обиходное название - сильфон). Сильфон представляет собой гибкий металлический шланг, закрытый стальной оболочкой.

Каталитический нейтрализатор предназначен для уменьшения концентрации вредных веществ в отработавших газах. В обиходе каталитический нейтрализатор называют катализатором. Разные модели автомобилей различаются конструкцией и расположением каталитических нейтрализаторов. На современных автомобилях применяются трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, защищающие от трех вредных веществ - несгоревших углеводородов, оксида углерода и оксида азота.

На дизельных двигателях применяется сажевый фильтр, который обеспечивает снижение выброса сажи в атмосферу с отработавшими газами. В выпускной системе сажевый фильтр может быть объединен с каталитическим нейтрализатором.

В современном автомобиле помимо выпускной системы применяются и другие экологические системы, среди которых:

• система вентиляции картера;

• система рециркуляции отработавших газов;

• система улавливания паров бензина.

К ислородный датчик служит для управления составом топливно-воздушной смеси двигателя за счет измерения кислорода в отработавших газах. Кислородный датчик хоть и устанавливается в выпускной системе, является конструктивным элементом системы управления двигателем.

В современных системах управления устанавливается два кислородных датчика – один перед каталитическим нейтрализатором, другой – за ним. Помимо кислородного датчика в выпускном тракте могут устанавливаться другие входные устройства: датчик температуры отработавших газов, датчик оксидов азота.

Глушитель, как следует из названия, предназначен для снижения уровня шума и преобразования энергии отработавших газов. Глушитель состоит из нескольких частей. В большинстве своем глушитель включает два элемента - предварительный глушитель (резонатор) и основной глушитель. Снижение шума в глушителе происходит за счет наложения звуковых волн, многократного изменения направления и величины потока отработавших газов, а также их поглощения.

На спортивных автомобилях, а также при тюнинге автомобиля устанавливаются так называемые прямоточные глушители, обеспечивающие прирост мощности двигателя.

А в самом двигателе? Это газораспределительный механизм.

Газораспределительный механизм (другое наименование – система газораспределения, сокращенное наименование – ГРМ) предназначен для обеспечения своевременной подачи в цилиндры двигателя воздуха или топливно-воздушной смеси (в зависимости от типа двигателя) и выпуска из цилиндров отработавших газов. Данные функции реализуются за счет своевременного открытия и закрытия клапанов.

На самых распространенных четырехтактных поршневых двигателях внутреннего сгорания применяются клапанные газораспределительные механизмы, поэтому устройство ГРМ рассмотрено именно на его примере.

Газораспределительный механизм имеет следующее общее устройство:

• клапаны;

• привод клапанов;

• распределительный вал;

• привод распределительного вала.

Схема газораспределительного механизма

Клапаны непосредственно осуществляют подачу в цилиндры воздуха (топливно-воздушной смеси) и выпуск отработавших газов. Клапан состоит из тарелки и стержня. На современных двигателях клапаны располагаются в головке блока цилиндров, а место соприкосновения клапана с ней называется седлом. Различают впускные и выпускные клапаны. Для лучшего наполнения цилиндров диаметр тарелки впускного клапана, как правило, больше, чем выпускного. Клапан удерживается в закрытом состоянии с помощью пружины, а открывается при нажатии на стержень. Пружина закреплена на стержне с помощью тарелки пружины и сухарей. Клапанные пружины имеют определенную жесткость, обеспечивающую закрытие клапана при работе. Для предупреждения резонансных колебаний на клапанах может устанавливаться две пружины меньшей жесткости, имеющие противоположную навивку. Клапаны изготавливаются из сплавов металлов. Рабочая кромка тарелки клапана усилена. Стержень впускного клапана, как правило, полнотелый, а выпускного – полый, с натриевым наполнением для лучшего охлаждения. Большинство современных ДВС имеют по два впускных и два выпускных клапана на каждый цилиндр. Помимо данной схемы ГРМ используется: двухклапанная схема (один впускной, один выпускной), трехклапанная схема (два впускных, один выпускной), пятиклапанная схема (три впускных, два выпускных). Использование большего числа клапанов ограничивается размером камеры сгорания и сложностью привода. Открытие клапана осуществляется с помощью привода, обеспечивающего передачу усилия от распределительного вала на клапан. В настоящее время применяются две основные схемы привода клапанов:

• гидравлические толкатели;

• роликовые рычаги.

Распределительный вал обеспечивает функционирование газораспределительного механизма в соответствии с принятым для данного двигателя порядком работы цилиндров и фазами газораспределения. Он представляет собой вал с расположенными кулачками. Форма кулачков определяет фазы газораспределения, а именно моменты открытия-закрытия клапанов и продолжительность их работы. Существенное повышение эффективности ГРМ, а следовательно и улучшение характеристик двигателя дают различные системы изменения фаз газораспределенияНа современных двигателях распределительный вал расположен в головке блока цилиндров. Он вращается в подшипниках скольжения, выполненных в виде опор. Используются как разъемные опоры, так и неразъемные (вал вставляется с торца). В некоторых двигателях в опорах используются тонкостенные вкладыши. От перемещения в продольном направлении распределительный вал удерживается упорным подшипником, который располагается со стороны привода вала. К опорам распределительного вала по индивидуальным каналам и под давлением подается масло из системы смазки

.

.

Схема системы смазки

Различают две схемы расположения распределительного вала в головке блока цилиндров:

• одновальная – SOHC (Single OverHead Camshaft);

• двухвальная - DOHC (Double OverHead Camshaft).

В связи с широким применением четырех клапанов на один цилиндр предпочтение отдается двухвальной схеме ГРМ (один распределительный вал обеспечивает привод впускных клапанов, другой вал – выпускных). В V-образном двигателе устанавливается четыре распределительных вала - по два на каждый ряд цилиндров. Распределительный вал приводится в действие от коленчатого вала с помощью привода, который осуществляет его вращение в два раза медленнее коленчатого вала (за один цикл работы двигателя конкретный клапан открывается только один раз). В качестве привода распределительного вала используются ременная, цепная и зубчатая передачи. Ременная и цепная передачи приводят в действие распределительный вал, расположенный в головке блока цилиндров. Зубчатая передача вращает, как правило, распределительный вал в блоке цилиндров. В обиходе зубчатая передача привода распределительного вала носит название "гитара" (по форме двух соединенных шестерен). Ременная и цепная передачи имеют как достоинства, так и недостатки, поэтому в ГРМ применяются на равных. Цепной привод более надежный и, соответственно, долговечный. Но цепь тяжелее ремня, поэтому требует дополнительных устройств для натяжения (натяжные ролики,) и гашения колебаний (успокоители). Натяжные ролики обеспечивают натяжение с помощью пружины и за счет давления масла в системе смазки. В качестве цепного привода распределительного вала используются одно- и двухрядные роликовые цепи. Постепенно их вытесняют зубчатые цепи, которые взаимодействуют с зубьями звездочки щеками особой формы. Помимо распределительного вала с помощью цепи может осуществляться привод масляного насоса, балансирных валов. Ременной привод не требует смазки, поэтому на шкивы устанавливается открыто. Вместе с тем, ремень в сравнении с цепью имеет ограниченный ресурс. Правда этот ресурс не такой уж и малый. Современные ремни "пробегают" 100-150 тыс.км. В качестве ременного привода распределительного вала широко используются зубчатые ремни. Выступы на внутренней поверхности зубчатого ремня входят в зацепление с зубьями на шкивах (шестернях), тем самым обеспечивается вращение. На двигателях TDI используется эллиптическая шестерня привода зубчатого ремня, что позволяет снизить тяговые усилия и крутильные колебания распределительного вала. Наряду с распределительным валом зубчатый ремень может приводить масляный насос, насос охлаждающей жидкости, топливный насос высокого давления.

Ну а теперь … Система управления двигателем. Зачем?

Представьте себе, сколько систем обслуживает работу двигателя?! И все эти системы должны работать слаженно и правильно. На дворе уже 21 век. Вот и придумал человек электронную систему которая и предназначена для контроля за правильной работой и синхронизации работы всех систем двигателя. Электронную систему управления двигателем.

Системой управления двигателем  называется электронная система управления, которая обеспечивает работу двух и более систем двигателя. Система является одним из основных электронных компонентов электрооборудования автомобиля.

Генератором развития систем управления двигателем в мире является немецкая фирма Bosch. Технический прогресс в области электроники, жесткие нормы экологической безопасности обусловливают неуклонный рост числа подконтрольных систем двигателя.

Свою историю система управления двигателем ведет от объединенной системы впрыска и зажигания. Современная система управления двигателем объединяет значительно больше систем и устройств. Помимо традиционных систем впрыска и зажигания под управлением электронной системы находятся:

• топливная система;

• система впуска;

• выпускная система;

• система охлаждения;

• система рециркуляции отработавших газов;

• система улавливания паров бензина;

• вакуумный усилитель тормозов.

Термином "система управления двигателем" обычно называют систему управления бензиновым двигателем. В дизельном двигателе аналогичная система называется система управления дизелем.

Система управления двигателем имеет следующее общее устройство:

• входные датчики;

• электронный блок управления;

• исполнительные устройства систем двигателя.

КОМПЬЮТЕР

Входные датчики измеряют конкретные параметры работы двигателя и преобразуют их в электрические сигналы. Информация, получаемая от датчиков, является основой управления двигателем. Количество и номенклатура датчиков определяется вилом и модификацией системы управления. Например, в системе управления двигателем Motronic-MED применяются следующие входные датчики. Каждый из датчиков используется в интересах одной или нескольких систем двигателя.

используется в работе топливной системы	датчик давления топлива в контуре низкого давления;
используется в работе системы впрыска	датчик давления топлива; датчик частоты вращения коленчатого вала; датчик Холла; датчик положения педали газа; расходомер воздуха; датчик температуры охлаждающей жидкости; датчик температуры воздуха на впуске
используются в работе системы впуска	расходомер воздуха (при наличии); датчик температуры воздуха на впуске; датчик положения дроссельной заслонки; датчик давления во впускном коллекторе
используются в работе системы зажигания	датчик положения педали газа; датчик частоты вращения коленчатого вала; датчик Холла; датчик детонации; расходомер воздуха; датчик температуры воздуха на впуске; датчик температуры охлаждающей жидкости; кислородные датчики;
используются в работе выпускной системы	датчик температуры отработавших газов; кислородный датчик перед нейтрализатором; кислородный датчик после нейтрализатора; датчик оксидов азота;

используются в работе системы охлаждения	датчик температуры охлаждающей жидкости; датчик температуры масла;
используются в работе вакуумного усилителя тормозов	датчик давления в магистрали вакуумного усилителя тормозов

 

Электронный блок управления двигателем принимает информацию от датчиков и в соответствии с заложенным программным обеспечением формирует управляющие сигналы на исполнительные устройства систем двигателя. В своей работе электронный блок управления взаимодействует с блоками управления автоматической коробкой передач, системой ABS (ESP), электроусилителя руля,подушками безопасности и др.

Исполнительные устройства входят в состав конкретных систем двигателя и обеспечивают их работу.

Исполнительными устройствами топливной системы являютсяэлектрический топливный насос и перепускной клапан. В системе впрыска управляемыми элементами являются форсунки и клапан регулирования давления. Работа системы впуска управляется с помощью привода дроссельной заслонки и привода впускных заслонок.

Катушки зажигания являются исполнительными устройствами системы зажигания. Система охлаждения современного автомобиля также имеет ряд компонентов, управляемых электроникой:термостат (на некоторых моделях двигателей), реле дополнительного насоса охлаждающей жидкости, блок управления вентилятора радиатора, реле охлаждения двигателя после остановки.

В выпускной системе осуществляется принудительный подогрев кислородных датчиков и датчика оксидов азота, необходимый для их эффективной работы. Исполнительными устройствами системы рециркуляции отработавших газов являются электромагнитный клапан управления подачей вторичного воздуха, а также электродвигатель насоса вторичного воздуха. Управление системой улавливания паров бензина производится с помощью электромагнитного клапан продувки адсорбера.

Принцип работы системы управления двигателем основан на комплексном управлении величиной крутящего момента двигателя. Другими словами, система управления двигателем приводит величину крутящего момента в соответствия с конкретным режимом работы двигателя. Система различает следующие режимы работы двигателя:

• запуск;

• прогрев;

• холостой ход;

• движение;

• переключение передач;

• торможение;

• работа системы кондиционирования.

Изменение величины крутящего момента производиться двумя способами - путем регулирования наполнения цилиндров воздухом и регулированием угла опережения зажигания.

И ДЁМ ДАЛЬШЕ… Если с работой двигателя и его систем Вам всё понятно.

Двигатель выдал крутящий момент. И что дальше? Теперь когда мы поняли, как он это сделал, мы должны понять, как довести крутящий момент непосредственно до колёс. Иначе мы ни куда не поедем.

Вот перед Вами схема, к которой мы будем обращаться ни раз и не два.

И так, двигатель передаёт крутящий момент на сцепление.

Схема сцепления автомобиля

Главной задачей сцепления является кратковременное отключение двигателя от коробки переключения передач, а также плавное соединение этих агрегатов при работающем двигателе. Сцепление предотвращает резкое изменение нагрузки, обеспечивает ровное трогание автомобиля с места, а также предохраняет детали трансмиссии от перегрузок инерционным моментом, который создается вращающимися деталями мотора при резком замедлении вращения коленчатого вала.

Водитель включает и выключает сцепление с помощью гидравлического привода, который состоит из следующих элементов:

•        педаль сцепления;

•        главный цилиндр сцепления;

•        рабочий цилиндр сцепления;

•        вилка выключения (называется также приводная вилка сцепления);

•        выжимной подшипник;

•        шланги, по которым течет жидкость сцепления (трубопроводы).

Когда вы нажимаете на педаль сцепления, усилие через специальный шток и поршень передается жидкости (в качестве жидкости сцепления можно использовать обычную тормозную жидкость), которая направляет давление дальше — от поршня главного цилиндра на поршень рабочего цилиндра сцепления. Затем шток рабочего цилиндра передает это усилие приводной вилке сцепления и выжимному подшипнику. Они, в свою очередь, проводят его непосредственно на механизм сцепления.

Все детали сцепления возвращаются в первоначальное положение после того, как водитель отпускает педаль сцепления. Это происходит под воздействием специальных возвратных пружин.

В некоторых автомобилях (в частности, переднеприводных) используется не гидравлический, а механический привод сцепления. В данном случае педаль сцепления связана с приводной вилкой с помощью металлического троса.

Механизм сцепления — устройство, осуществляющее посредством силы трения передачу крутящего момента. Данный механизм позволяет кратковременно отсоединять двигатель от коробки передач и плавно их соединять. Составные части механизма сцепления находятся в металлическом картере, который связан с картером двигателя.

Основными элементами механизма сцепления являются:

•        картер сцепления;

•        кожух;

•        ведущий диск (маховик коленчатого вала двигателя, от которого передается крутящий момент);

•        нажимной диск с пружинами;

•         ведомый диск с износостойкими фрикционными накладками.

Ведомый диск связан с первичным валом коробки передач и постоянно прижат к маховику нажимным диском под силой мощных пружин. Между маховиком, нажимным и ведомым дисками возникает большая сила трения, благодаря чему эти детали при работе двигателя вращаются одновременно, представляя собой единое целое. Происходит это только при отжатой педали сцепления.

Чтобы автомобиль начал движение, нужно прижать ведомый диск, который связан с ведущими колесами, к вращающемуся маховику (то есть включить сцепление). Маховик вращается с угловой скоростью 20–25 об./с, колеса же не вращаются. Поэтому данный процесс выполняется в три этапа (педаль сцепления нажата, передача включена).

Вначале необходимо немного отпустить педаль сцепления: это позволит пружинам нажимного диска подвести к маховику двигателя ведомый диск сцепления так, чтобы они слегка соприкоснулись. Между диском и маховиком возникнет легкое трение, и диск начинает вращаться (а автомобиль, кстати, понемногу двигаться).

Далее следует отпустить педаль сцепления примерно до середины и несколько секунд подержать ее в таком положении. Это нужно, чтобы скорость вращения диска пришла в соответствие со скоростью вращения маховика. Автомобиль при этом ускоряет ход.

Затем педаль сцепления полностью отпускают. В результате оба диска (нажимной и ведомый), а также маховик двигателя вращаются с одинаковой скоростью, представляя собой единое целое. При этом крутящий момент целиком передается на колеса автомобиля через коробку переключения передач, и автомобиль двигается со скоростью, соответствующей включенной передаче.

ВНИМАНИЕ  Все перечисленные действия необходимо выполнять плавно и постепенно. Многие начинающие водители по неопытности (а отработка движений происходит в процессе тренировок) бросают педаль сцепления слишком резко, в результате чего автомобиль резко дергается, а двигатель вообще может заглохнуть. Это чревато поломкой сцепления, а также других узлов и агрегатов автомобиля. Кстати, по этой причине сцепление на учебных машинах автошкол является механизмом, который чаще всего выходит из строя.

При необходимости выключения сцепления (например, при переключении передач, движении автомобиля по инерции) водитель нажимает педаль сцепления. В результате нажимной диск отдаляется от маховика, освобождая ведомый диск. Нетрудно догадаться, что передача крутящего момента от двигателя к ведущим колесам (точнее, к коробке переключения передач) прекращается, и двигатель работает вхолостую (отсюда выражение: «мотор работает на холостых оборотах»). Учтите, что выключать сцепление (нажимать на педаль) также следует плавно.

Если автомобиль необходимо пустить накатом (например, при движении по наклонной дороге или после разгона), то для этого следует установить рычаг переключения передач в нейтральное положение. Порядок действий при этом следующий: нажать педаль сцепления, выключить передачу, отпустить педаль сцепления.

ВНИМАНИЕ  Не допускается ехать накатом при включенной передаче и нажатой педали сцепления: это верный способ быстро вывести из строя сцепление.

В зависимости от конструкции различают следующие типы сцепления:

• фрикционное сцепление;

• гидравлическое сцепление;

• электромагнитное сцепление.

Фрикционное сцепление передает крутящий момент за счет сил трения. В гидравлическом сцеплении связь обеспечивается за счет потока жидкости. Электромагнитное сцепление управляется магнитным полем.

Самым распространенным типом сцепления является фрикционное сцепление. Различает следующие виды фрикционного сцепления:

• однодисковое сцепление;

• двухдисковое сцепление;

• многодисковое сцепление.

В зависимости от состояния поверхности трения сцепление может быть сухое и мокрое. В сухом сцеплении используется сухое трение между дисками. Мокрое сцепление предполагает работы дисков в жидкости.

Н а современных автомобилях устанавливается в основном сухое однодисковое сцепление.

А ЗА СЦЕПЛЕНИЕМ ИДЁТ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ