4.1.12. Основные параметры и характеристики двигателя

Работа двигателя характеризуется тремя основными параметрами: мощностью, крутящим моментом и удельным расходом топлива. Различают индикаторную, эффективную, литровую и налоговую мощность.

ИнДикаторной мощностью (кВт) называется работа Ц, совершаемая газами внутри цилиндра в единицу времени:

где Ц— индикаторная работа, совершаемая газами в цилиндре за один цикл, кДж; п— частота вращения коленчатого вала двигателя, об/с; т — тактность двигателя — число ходов поршня за один цикл (т = 4 для четырехтактного двигателя и т = 2 для двухтактного).

Индикаторная работа определяется по площади индикаторной диаграммы, полученной при испытании двигателя, или по данным теплотехнического расчета:

где Pi — среднее индикаторное давление в цилиндре за время цикла, кПа; — рабочий объем цилиндра двигателя, м 3.

Для многоцилиндрового двигателя индикаторная мощность (кВт)

2

где — число цилиндров двигателя.

С учетом того, что практически рабочий объем цилиндра измеряют в литрах, п— в об/мин и среднее индикаторное давление Pi — в МПа, перепишем формулу определения индикаторной мощности (кВт):

Индикаторная мощность, развиваемая в цилиндре двигателя, не может быть полностью использована для выполнения полезной работы. Часть ее расходуется на преодоление трения между сопряженными деталями двигателя (цилиндр — поршень, коленчатый вал — подшипники), на привод вспомогательных механизмов (водяной и масляный насосы, вентилятор, генератор и др.), на процесс газообмена в цилиндре (впуск свежего заряда и выпуск отработавших газов). Мощность, равноценная этим потерям, называется мощностью механических потерь Л^К . Величина Л^К зависит от типа двигателя и условий его эксплуатации. На величину Л^К оказывает влияние температура охлаждающей жидкости и масла в двигателе.

Разность между индикаторной мощностью двигателя и мощностью механических потерь Ум представляет собой эффективную мощность Двигателя Уе, т. е. мощность, которая может быть получена на коленчатом валу двигателя и использована для приведения в действие рабочего органа машины:

Ne =Nj-NM

М еханические потери двигателя более удобно оценивать по относительной величине, называемой механическим КПД Двигателя Пм, представляющим собой отношение эффективной мощности двигателя к индикаторной

м

Величина зависит от конструкции кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, совершенства системы смазки и качества применяемого масла, степени сжатия, частоты вращения коленчатого вала, качества технического обслуживания и ремонта двигателя. Для автомобильных и тракторных двигателей = О 75 +0 9.

По аналогии с индикаторной эффективная мощность (кВт) = peiVun/(30T),

где ре— среднее эффективное давление, кПа; рм — среднее давление механических потерь, кПа.

Обычно эффективную мощность двигателя определяют при его испытаниях на специальном тормозном стенде путем определения крутящего момента М и частоты вращения коленчатого вала п .

Литровая мощность Двигателя Ул (кВт/л) представляет собой эффективную мощность двигателя Уе, снимаемую с одного литра рабочего объема всех цилиндров двигаТет (Ул =iV ):

= реп/(ЗОт).

Литровая мощность позволяет оценивать совершенство конструкции двигателя. Среднее значение литровых мощностей карбюраторных двигателей находится в пределах 26—37 кВт/л, а дизельных — 9—15 кВт/л.

Налоговая мощность Л^К — это некоторая условная величина, которую вычисляют по эмпирической формуле для определения величины налога, взимаемого за транспортное средство:

= 0,3id ²H

где i — число цилиндров; d — диаметр цилиндра, см; Н — ход поршня, м.

Одним из основных показателей качества двигателя является его экономичность, которая определяется количеством топлива Gm в килограммах, расходуемым двигателем за 1 ч работы. Параметрами, характеризующими экономичность работы двигателя, являются индикаторный и эффективный удельные расходы топлива.

ИнДикаторным удельным расходом топлива gj [г/(кВт-ч)] называется количество топлива, расходуемого двигателем в течение часа работы на единицу индикаторной мощности:

Аналогично определяется эффективный удельный расход топлива:

=103Gm/Ne

Среднее значение ge для карбюраторных двигателей 0,147—0,184 кг/(кВт-ч), для дизелей — 154 кг/(кВт-ч).

Тепловой баланс Двигателя. В двигателе внутреннего сгорания в полезную работу превращается только часть теплоты, выделяемой при сгорании в цилиндре топлива (20 + 40 ⁰ о). Остальное составляют тепловые потери.

Распределение теплоты, полученной при сгорании топлива в цилиндре, описывается уравнением, называемым тепловым балансом двигателя:

QT = 2 +Qr +Qs +Qk,

теплота, полученная при сгорании определенного количества топлива в двигателе; = (0,22 +0,зрт теплота, превращенная в эффективную работу двигатетеплота, отводимая водяной или воздушной системой охлаждения; Qr = (0,3 + 0,55Рт теплота, теряемая при выходе отработавших газов в атмосферу; Qs (0 +0,35Рт неиспользованная теплота из-за неполного сгорания топлива в цилиндре; Qk = (0,03 + рТ — прочие (неучтенные) потери тепла.

Тепловой баланс двигателя может определяться экспериментально или расчетным путем.

Автотракторный двигатель эксплуатируется в условиях переменных нагрузок, частого изменения скоростного режима, поэтому мощность двигателя всегда должна соответствовать такой величине, при которой машина движется с требуемой скоростью, обеспечивает заданные динамические качества при высокой топливной экономичности. Для оценки технико-экономических показателей двигателей при работе в различных условиях пользуются характеристиками двигателей.

Характеристикой называется графическая зависимость одного из основных показателей работы двигателя (эффективная мощность Уе, эффективный крутящий момент Ме , частота вращения пе коленчатого вала, эффективный удельный расход топлива ge ) от другого показателя или фактора, влияющего на его работу. Характеристики двигателей снимаются во время испытаний на специальных стендах при установившихся режимах работы.

Различают скоростные, нагрузочные и регулировочные характеристики двигателей.

Скоростная характеристика представляет собой зависимость эффективной мощности Уе, эффективного крутящего момента на валу двигателя Ме, эффективных часового (Э и удельного ge расходов топлива от частоты вращения коленчатого вала п . Различают внешнюю скоростную характеристику, соответствующую полному открытию дроссельной заслонки карбюраторного двигателя или максимальной подаче топлива в дизеле, и частичные скоростные характеристики, полученные при не полностью открытых дроссельных заслонках или подачах топлива. Внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя (рис. 11.6, а) снимается в диапазоне от минимальной устойчивой частоты вращения пео до частоты п 5, соответствующей номинальной эффективной мощности.

Рис. 11.6. Внешние скоростные характеристики двигателей

При малой частоте вращения коленчатого вала развиваемая двигателем мощность Л^К невелика ввиду медленного сгорания топлива, сопровождаемого большой теплоотдачей. С увеличением частоты вращения улучшается наполнение цилиндров, повышается качество смесеобразования и эффективная мощность двигателя (кВт) резко возраста-

где = п е / птах •

Однако с дальнейшим увеличением пе рост развиваемой двигателем мощности начинает замедляться вследствие уменьшения среднего эффективного давления ре в цилиндрах из-за уменьшения коэффициента наполнения и увеличения механических потерь. При частоте вращения п 4 значение достигнет наибольшего значения, а затем начинает падать, так как уменьшение ре оказывает большее влияние, чем увеличение п .

Наибольший эффективный крутящий момент М е тах двигатель развивает на небольшой частоте вращения п 1. При меньшей, чем п частоте вращения значение М уменьшается из-за ухудшения использования теплоты сгораемого топлива, при большей из-за падения коэффициента наполнения цилиндров и роста гидравлических потерь. Эффективный крутящий момент (Н-м)

77

м ^е 10³ . п

Часовой расход топлива GT пропорционален частоте вращения пе и коэффициенту наполнения цилиндров. Он достигает наибольшего значения при пе 5, а затем с уменьшением коэффициента наполнения начинает падать. Наименьшее значение удельного расхода топлива gе тт соответствует частоте вращения пез, которая меньше, чем частота вращения при Л^К е тах . Возрастание ge с уменьшением частоты вращения объясняется ухудшением смесеобразования и теплоиспользования, с увеличением — ростом внутренних потерь и снижением коэффициента наполнения, что приводит к заметному падению механического КПД.

Внешнюю скоростную характеристику дизеля (рис. 11.6, б) снимают при максимальной подаче топлива в цилиндры на определенном скоростном режиме, бездымной работе и наивыгоднейшем угле опережения впрыска топлива. В диапазоне частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу от пх до двигатель может работать только без нагрузки.

Рабочим диапазоном частоты вращения вала является интервал от до 113 . При частоте вращения коленчатого вала двигатель развивает максимальный крутящий момент Метах (точка 1). В интервале частоты вращения, близкой к 112 , двигатель имеет наилучшую экономичность и минимальный удельный расход топлива gе тт (точка 2), а при частоте вращения 113 мощность двигателя имеет максимальное значение (точка З). На больших частотах вращения коленчатого вала дизели работают с дымлением из-за уменьшения времени, приходящегося на процессы смесеобразования и сгорания. Частота вращения, при которой дизель начинает работать с дымлением, называется частотой начала Дымления пн д или пределом дымления. Работа дизеля с дымлением недопустима, так как при этом происходит быстрый выход из строя форсунок и закоксовывание поршневых колец. Поэтому внешняя скоростная характеристика обычно ограничивается пределом дымления.

Кривая крутящего момента Ме у дизелей проходит более полого, чем у карбюраторных двигателей, поэтому запас крутящего момента у дизелей меньше, чем у карбюраторных двигателей.

78

Лекция 7.

Тема .N2 З Поршневые двигатели внутреннего сгорания

Занятие № 2 Классификация и основные технические характеристики, устройство поршневых двигателей, применяемых на основных базовых машинах

Учебный вопрос 1. Классификация и основные технические характеристики поршневых двигателей, применяемых на основных базовых шасси

Основные технические характеристики двигателей базовых машин инженерного вооружения представлены в таблице 1.

Таблица 1

Технические характеристики двигателей базовых инженерных машин

Наименование параметров	зил-131	ямз-238
1	2	З
Тип двигателя	4-х тактный карбюратор, верхнеклапан	4-х тактный, дизель
Число цилиндров	8	8
Расположение цилиндров	V-06p.	V-06p.
Угол развала цилиндров, град	90	90
Диаметр цилиндра, мм
Ход поршня, мм	95	140
Рабочий объем, л	6	14,86
Степень сжатия	6,5	16,5
Макс. мощность, квт/л.с.	41	215
Удельный расход топлива, г л. с./час	240	167
Вес двигателя, кг	458
Запуск:	электр.	электр.

Учебный вопрос 2. Устройство четырех- и двухтактшмх двигателей

Механизмы и системы Двигатия

Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих механизмов: кривошипно-шатунного и газораспределения, а также систем: охлаждения, смазочной, питания, зажигания и пуска.

Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давление газов и преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Механизм газораспределения предназначен для открытия и закрытия клапанов, что необходимо для впуска в цилиндр горючей смеси (карбюраторные и газовые двигатели) или воздуха (дизели) и выпуска отработавших газов.

Система охлаждения обеспечивает нормальный температурный режим двигателя.

Смазочная система обеспечивает подачу смазочного материала к трущимся поверхностям для уменьшения трения, снижения износа и отвода теплоты от контактирующих поверхностей.

Система питания служит для подачи отдельно топлива и воздуха в цилиндры дизеля или для приготовления горючей смеси из мелко распыленного топлива и воздуха и подвода смеси к цилиндрам карбюраторного или газового двигателей.

Система зажигания обеспечивает воспламенение рабочей смеси в карбюраторных и газовых двигателях (в дизелях топливо воспламеняется от соприкосновения с горячим воздухом, поэтому они не имеют специальной системы зажигания).

Система пуска служит для проворачивания коленчатого вала двигателя при его пуске.

Общее устройство ДВС. Особенности конструкции Двигатией Двигатель ЯМЗ-238 (рис. 1.7, рис. 2.7).

Рис. 1.7. Поперечный разрез двигателя ЯМЗ-2З8:

1 — блок цилиндров; 2 — стяжной болт крепления стартера; З — стартер; 4 — поршень; 5 — штанга толкателя клапана; 6 — гильза цилиндра; 7 — выпускной коллектор; 8 — головка цилиндров; 9 — форсунка; 10 — крышка головки цилиндров; 11 отводящая топливная трубка; 12 — трубка высокого давления; 13 — топливный насос высокого давления; 14 воздушный фильтр; 15 — соединительный патрубок впускных коллекторов; 16 — впускной коллектор; 17 — болт крепления оси коромысла клапана; 18 — коромысло клапана; 19 впускной клапан; 20 — гайка крепления головки цилиндров; 21 — толкатель клапана; 22 распределительный вал; 23 — заглушка блока цилиндров; 24 — шатун; 25 — коленчатый вал; 26 — дифференциальный клапан системы смазки; 27 — поддон блока цилиндров; 28 — масляный насос

Основой двигателя является блок-картер. В верхней его части установлены два ряда гильз цилиндров, закрытых сверху взаимозаменяемыми головками. Правый ряд цилиндров смещен относительно левого вперед на 35 мм. Это вызвано установкой двух шатунов на общую шатунную шейку коленчатого вала.

Полноопорный коленчатый вал вращается на подшипниках скольжения и установлен в постели нижней части блока-картера. На переднем конце коленчатого вала расположены передний противовес, шестерня привода механизма газораспределения, двухручейный шкив для клиноременной передачи привода масляного насоса гидроусилителя руля и водяного насоса системы охлаждения двигателя. На задний конец вала посажен маховик, закрытый картером. Снизу блок-картер закрыт поддоном, который является одновременно масляной ванной системы смазки двигателя.

В средней части развала цилиндров размещен пятиопорный распределительный вал механизма газораспределения, вращающийся в бронзовых втулках. На переднем конце вала установлены приводная шестерня, входящая в зацепление с шестерней коленчатого вала, и шестерня привода топливного насоса высокого давления.

Рис. 2.7. Продольный разрез двигателя ЯМЗ-2З8:

1 — шкив коленчатого вала; 1 — крышка шестерен распределения; З — кронштейн передней опоры двигателя; 4 — шестерня привода ТНВД; 5 — вал привода ТНВД; 6 — полумуфта привода ТНВД; 7 — топливный насос высокого давления; 8 — маховик; 9 — коленчатый вал; 10 — крышка коренного подшипника коленчатого вала

Клапанные механизмы расположены в головках цилиндров и приводятся в действие распределительным валом через толкатели и штанги. Клапанные механизмы закрыты штампованными крышками. На правой крышке имеется горловина для заливки масла в двигатель.

В передней части развала блока-картера выполнен коробчатый прилив, в поперечных стенках которого обработаны отверстия под подшипники и сальник вала привода топливного насоса высокого давления. В развале между блоками цилиндров обработаны постели для установки топливного насоса высокого давления в сборе с топливоподкачивающим насосом, регулятором числа оборотов и автоматической муфтой опережения впрыска ТОПЛИВа. На переднем конце вала привода топливного насоса высокого давления установлена шестерня, входящая в зацепление с шестерней на распределительном валу.

От шестерни коленчатого вала приводится в действие и масляный насос системы смазки через промежуточную шестерню. Все приводные шестерни закрыты крышкой, которая крепится к передней части блока-картера. Верхние плоскости крышки шестерен распределения и коробчатого прилива блока-картера совмещены. На них устанавливается верхняя крышка блока цилиндров, являющаяся опорой компрессора пневмосистемы автомобиля и генератора системы электрооборудования.

На крышке шестерен распределения установлены водяной насос системы охлаждения, масляный насос гидроусилителя руля, корпус привода вентилятора и кронштейн передней опоры силового агрегата. Вентилятор приводится в действие от шестерни распределительного вала.

Для привода компрессора и генератора используются клиноременные передачи от шкива вентилятора. Привод компрессора имеет устройство для регулировки натяжения ремня, которое закреплено на правой стороне кронштейна передней опоры двигателя.

На переднем торце блока-картера с левой стороны размещены фильтры грубой и тонкой очистки системы смазки двигателя. В верхней передней части установлен фильтр тонкой очистки топлива. К правой боковой стенке блока-картера в задней ее части на двух постелях прикреплен электростартер.

К боковым поверхностям головок цилиндров со стороны развала крепятся впускные коллекторы и водоотводящие трубы системы охлаждения, а с наружной стороны — коллекторы выпуска отработавших газов. Впускные коллекторы соединены между собой переходником, на котором установлен воздушный фильтр. Водоотводящие трубы через гибкие элементы соединены с радиатором системы охлаждения. К заднему торцу картера маховика крепится коробка передач с картером сцепления.

На всех изделиях, созданных на базе АТ-Т, силовая установка состоит из дизеля А401 и обслуживающих его систем: охлаждения и подогрева, смазки, питания топливом, пуска сжатым воздухом и выпуска отработавших газов.

Учебный вопрос З. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратнопоступательное движение поршней, воспринимающих давление газов, во вращательное движение коленчатого вала. Детали кривошипно-шатунного механизма можно разделить на две группы: подвижные и неподвижные. К первым относится поршень с кольцами и поршневым пальцем, шатун, коленчатый вал и маховик, ко вторым — блок цилиндров, головка блока, крышка блока распределительных зубчатых колес и поддон (картер). В обе группы входят также и крепежные детали.

Блок цилинф06 (рис. 3.7). Блок цилиндров или блок-картер является остовом двигателя. На нем и внутри него расположены основные механизмы и детали систем двигателя. Блок цилиндров это сложная отливка коробчатой формы. Он может быть отлит из легированного серого чугуна (двигатели автомобилей ЗИЛ- 13 1) или из алюминиевого сплава.

Блок цилиндров 1 (рис. 4.7, а) может быть отлит вместе с цилиндрами или иметь вставные цилиндры-гильзы (рис. 4.7, б — г). Горизонтальная перегородка делит блок цилиндров на верхнюю и нижнюю части. В верхней части блока и в горизонтальной перегородке расточены отверстия для установки гильз цилиндров. В цилиндре, являющемся направляющей при движении поршня, совершается рабочий цикл двигателя. Гильзы могут быть мокрыми или сухими. Гильзу цилиндра называют мокрой, если она омывается жидкостью системы охлаждения, и сухой, если она непосредственно не соприкасается с охлаждающей жидкостью.

Рис. 3.7. Детали кривошипно-шатунного механизма:

а — Х(-образного карбюраторного двигателя; б — Х(-образного дизеля; в — соединение головки цилиндра и гильзы, головки и блока цилиндров дизеля; 1 — крышка блока распределительных зубчатых колес; 2 — прокладка головки блока; З — камера сгорания; 4 — головка блока цилиндров; 5 гильза цилиндра; 6 и 19 — уплотнительные кольца; 7 — блок цилиндров; 8 — резиновая прокладка; 9 — головка цилиндра; 10 прокладка крышки; 1 1 крышка головки цилиндра; 12 и 13 болты крепления крышки и головки цилиндра; 14 патрубок выпускного коллектора; 15 болтстяжка; 16 — крышка коренного подшипника; 17 — болт крепления крышки коренного подшипника; 18 — стальное опорное кольцо; 20 — стальная прокладка головки цилиндра

Рис. 4.7. Схемы цилиндров двигателей:

а — без гильз, но с короткой вставкой; б и в с мокрой гильзой (дизели Я МЗс мокрой гильзой, в которую запрессована короткая вставка (автомобиль ЗИЛ- 131); 1 — блок цилиндров; 2 — водяная рубашка; З вставка; 4 — гильза цилиндров; 5 уплотнительные кольца (резиновые или медные, устанавливаемые под бурт); 6 — антикавитационное кольцо

Внутреннюю поверхность цилиндра, внутри которой перемещается поршень, называют зеркалом цилиндра. Эту поверхность подвергают закалке с нагревом токами высокой частоты для повышения износостойкости и долговечности и тщательно обрабатывают для уменьшения трения при движении в цилиндре поршня с кольцами. Гильзы в блок цилиндров устанавливают так, чтобы охлаждающая жидкость не проникала в них и в поддон, а газы не прорывались из цилиндра. Для фиксации вертикального положения гильзы имеют специальный бурт для упора в блок цилиндров и установочные пояса. Мокрые гильзы в нижней части уплотняют резиновыми кольцами, размещаемыми в канавках блока цилиндров, в канавках гильз (двигатели автомобилей ЗИЛ-131 и др.), или медными кольцевыми прокладками, устанавливаемыми между блоком и опорной поверхностью нижнего пояса гильзы (рис. 4.7, г). Верхний торец гильзы выступает над плоскостью блока цилиндров на 0,02 — 0,15 мм, что способствует лучшему обжатию прокладки головки блока и надежному уплотнению гильзы, блока и головки блока. Во время работы двигателя в верхней части цилиндров сгорает рабочая смесь. Для повышения износостойкости цилиндров в некоторых двигателях применяют вставки З (рис. 4.7), изготовленные из коррозионно-стойкого чугуна. Их запрессовывают в блок цилиндров или в гильзу цилиндра (двигатели ЗИЛ-131).

Механическое изнашивание зеркала цилиндра больше в верхней части, чем в нижней, так как в первой значительно выше давление. Когда в конце такта сжатия в цилиндре сгорает рабочая смесь, то резко повышается давление образовавшихся горячих газов, и первое компрессионное кольцо сильно прижимается к зеркалу цилиндра. В ВМТ скорость поршня снижается до нуля, масляная пленка выгорает, и первое поршневое кольцо вступает непосредственно в контакт с зеркалом цилиндра. При движении поршня вниз (в первый момент) происходит интенсивное изнашивание зеркала цилиндра и поршневого кольца.

Блок цилиндров растачивают вместе с крышками 16 коренных подшипников, поэтому они не взаимозаменяемы и устанавливаются в одном строго фиксированном положении.

Верхние вкладыши коренных подшипников размещают в гнезда, расточенные в перегородках, а также в передней и задней стенках блока цилиндров. Нижние вкладыши коренных подшипников расположены в крышках, прикрепленных к блоку болтами или шпильками.

В Х(-образных двигателях один из рядов блока цилиндров несколько смещен относительно другого, что вызвано размещением на шатунной шейке коленчатого вала двух шатунов: одного — для правого, а другого — для левого блоков.

Головка блока или головка цилинДроа Головка блока является крышкой, закрывающей цилиндры. Головки блоков отливают из легированного серого чугуна (дизели ЯМЗ238) и алюминиевого сплава (карбюраторные двигатели ЗИЛ). В Х(-образных двигателях головки блока отдельные для каждого ряда цилиндров (двигатели ЗИЛ- 131).

Верхнюю плоскость блока цилиндров и нижнюю плоскость головки блока тщательно обрабатывают для получения плотного соединения. Между этими плоскостями устанавливают сталеасбестовую уплотняющую прокладку, предотвращающую прорыв газов наружу и исключающую проникновение охлаждающей жидкости и масла в цилиндры.

Головка блока цилиндров двигателей с верхним расположением клапанов имеет сложную конструкцию. В ней размещены вставные седла, свечи зажигания или форсунки, направляющие втулки, клапаны, коромысла, оси и другие детали. Кроме того, в головке блока имеются водяные рубашки, отверстия для штанг, подвода масла и каналы, по которым к цилиндрам поступает горючая смесь или воздух, и отводятся отработавшие газы.

Картер Двигателя. Картер состоит из двух частей — верхней и нижней. Верхнюю часть картера отливают как одно целое с блоком цилиндров. В ней устанавливают коленчатый и распределительный валы, а также другие узлы и детали двигателя. Нижняя половина картера предохраняет от загрязнения детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов и, кроме того, используется как резервуар для масла. По-

этому нижнюю половину картера часто называют масляным картером или поддоном. Он закрывает блок цилиндров снизу. В поддоне есть сливное отверстие, закрываемое пробкой.

Для плотного соединения между блоком цилиндров и фланцем поддона ставят уплотнительную прокладку.

Поршневая группа

Поршень. Давление газов во время рабочего хода воспринимает поршень и передает его через палец и шатун коленчатому валу.

В автомобильных двигателях устанавливают поршни, изготовленные из алюминиевого сплава, так как они достаточно прочные, легкие, имеют высокую теплопроводность и хорошие антифрикционные свойства.

Поршень состоит из трех основных частей (рис. 5.7, а): днища 6, головки 7 и юбки 8. На внешней поверхности головки поршня и юбке проточены канавки для установки компрессионных колец 4 и маслосъемных колец З. Верхнюю часть поршня называют уплотнительным поясом, так как размещенные здесь поршневые кольца предотвращают прорыв газов через зазоры между поршнем и цилиндром. По окружности канавок, в которых размещены маслосъемные кольца, просверлены сквозные отверстия для отвода масла в картер двигателя. Юбка 8 является направляющей частью поршня при движении его в цилиндре и передает боковую силу от шатуна стенкам цилиндра. На внутренней стороне юбки имеются два массивных прилива, называемых бобышками. Они соединены ребрами с днищем, увеличивая прочность поршня. В бобышках сделаны отверстия для установки пальца 2 и проточены кольцевые канавки для стопорных колец 1. В карбюраторных двигателях применяют поршни с плоским днищем, получившие широкое распространение вследствие простоты изготовления и меньшего нагрева при работе.

Рис. 5.7. Шатунно-поршневая группа дизелей семейства ЯМЗ:

1 — стопорное кольцо; .2 — поршневой палец; З — маслосъемные кольца; 4 — компрессионные кольца; 5 — камера сгорания в днище поршня; 6 — днище поршня; 7 — головка поршня; 8 — юбка; 9 — поршень; 10 — распылитель масла (форсунка); 11 — шатун; 12 вкладыши; 13 — замковая шайба; 14 — длинный болт; 15 — короткий болт; 16 — крышка шатуна; 17 — втулка в головке шатуна

Днище поршня дизеля изготовляют большой толщины и усиливают ребрами с внутренней стороны. Обычно поршни дизелей имеют фигурные днища 6. Это улучшает процесс смесеобразования.

Чтобы избежать заклинивания поршня при нагреве и обеспечить нормальную работу двигателя, диаметр поршня должен быть меньше диаметра цилиндра, применяют поршни, у которых диаметр юбки больше диаметра головки, т. е. поршень имеет форму усеченного конуса. Для повышения упругости (устранения опасности заклинивания) юбку делают разрезной, придают ей овальную форму (большая ось овала должна быть перпендикулярна оси поршневого пальца) и т. д.

Юбки поршней дизелей семейства ЯМЗ не имеют разреза, но они также выполнены в виде конуса овального сечения. Поршни двигателя автомобиля ЗИЛ- 131 имеют поперечные прорези под головкой, а на юбке поршня выполнен Т-образный разрез для компенсации расширения при нагреве.

Диаметр поршней дизелей ЯМЗ-2З8 составляет 130 мм, двигателя автомобиля ЗИЛ- 131 равен 100 мм.

Поршневые кольца. Надеваемые на поршень поршневые кольца создают плотное, подвижное соединение между поршнем и цилиндром. Кольца бывают компрессионные и маслосъемные (рис. 6.7).

Рис. 6.7. Поршневые кольца:

а — формы поперечных сечений компрессионных колец и их положения в рабочем состоянии; б — составное маслосъемное кольцо; в — головка поршня двигателя автомобиля ЗИЛ- 131 с поршневыми кольцами; г — схема насосного действия компрессионных колец; д — схема работы маслосъемных колец; I — кольцо прямоугольного сечения; П — кольцо с конической наружной поверхностью; III — кольцо с фаской на внутренней стороне; IV кольцо с выточкой на внутренней стороне; 1 — дискообразное кольцо; 2 — осевой расширитель; З — радиальный расширитель; 4 — замок кольца; 5 — компрессионные кольца; 6 поршень; 7 — отверстие в канавке маслосъемного кольца; 8 — цилиндр; 9 — маслосъемное кольцо; 10 — прорезь в кольце; 11 — отверстие в поршне; сплошными стрелками показано направление движения поршня, штриховыми — масла

Первые обеспечивают необходимую компрессию (сжатие) благодаря уменьшению количества газов, прорывающихся из камеры сгорания в картер, и отводят теплоту от головки поршня к стенкам цилиндра. Вторые — препятствуют проникновению масла из картера в камеру сгорания.

Кольца изготовляют из специального легированного чугуна или стали. Разрез кольца, называемый замком, может быть прямым, косым или ступенчатым. Получили распространение кольца с прямым замком как наиболее простые в изготовлении. В свободном состоянии диаметр поршневого кольца больше внутреннего диаметра цилиндра. Поэтому кольцо, вставленное в канавку поршня и введенное в сжатом состоянии в цилиндр, разжимаясь, плотно прилегает к внутренней поверхности цилиндра. Зазор в замке кольца позволяет ему расширяться при нагреве.

В двигателе автомобиля ЗИЛ-131 два верхних компрессионных кольца хромированы. Маслосъемное кольцо имеет витой пружинный расширитель.

Масло в камеру сгорания может попадать в результате разности давлений в картере и цилиндре при такте впуска и вследствие насосного действия поршневых колец. При движении поршня 6 (рис. 6.7, г) вниз кольца прижимаются к верхним кромкам канавок, и масло заполняет зазор между нижними торцами колец и канавками. Когда поршень движется вверх, кольца прижимаются к нижним кромкам канавок и масло выдавливается вверх.

Маслосъемные кольца (обычно не более двух) устанавливают на поршне ниже компрессионных колец.

Поршневые пальцы. Поршень с верхней головкой шатуна соединяет поршневой палец. Пальцы изготовляют из углеродистой и малоуглеродистой стали в виде пустотејшх трубок. После термообработки наружная поверхность пальца твердая, а сердцевина вязкая. В бобышках поршня палец укреплен стопорными кольцами, удерживающими его от осевого смещения. Такой палец называют плавающим, так как он при работе двигателя может повертываться в верхней головке шатуна и бобышках поршня. Плавающие поршневые пальцы 2 (см. рис. 5.7) равномернее изнашиваются и поэтому долговечнее.

Шатуны. Поршень с коленчатым валом соединяет шатун. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Основными частями шатуна (рис. 7.7) являются верхняя головка 7 с запрессованной в нее бронзовой втулкой 5, стержень 4 и нижняя головка 9 с крышкой 10. Шатун воспринимает большие нагрузки, меняющиеся по величине и направлению. Шатун штампуют из стали и подвергают термообработке (закалке и отпуску); его стержень имеет двутавровое сечение для увеличения прочности и жесткости.

Рис. 7.7. Шатун:

1 гайка; 2 — болт; З и 14 — отверстия для масла; 4 — стержень шатуна; 5 — бронзовая втулка; 6 — отверстие для прохода масла к поршневому пальцу; 7 — верхняя головка шатуна; 8 — номер шатуна; 9 — нижняя головка шатуна; 10 — крышка нижней головки; 11 стопорная шайба; 12 — метка; 13 — вкладыши; 15 — усик; 16 — паз в головке шатуна

В большинстве случаев нижнюю головку делают разъемной в плоскости, перпендикулярной оси шатуна. Иногда плоскость разъема располагают под углом к оси шатуна (дизель Я МЗ-238) для обеспечения монтажа и демонтажа поршня вместе с шатуном через цилиндр.

Крышку 10 (см. рис. 7.7) нижней головки шатуна крепят к нему двумя болтами, изготовленными из высококачественной стали. Гайки болтов шатуна затягивают только динамометрическим ключом и тщательно шплинтуют или стопорят специальными стопорными шайбами 11.

На шатунах и крышках с одной стороны ставят необходимые метки 12. В нижние головки шатунов устанавливают подшипники скольжения, состоящие из двух вкладышей 13 (верхнего и нижнего). Взаимозаменяемые тонкостенные вкладыши изготовляют из стальной ленты толщиной 1,3—1,8 мм для карбюраторных двигателей и 2—3,6 мм — для дизелей, залитой антифрикционным сплавом (толщина слоя соответственно 0,25—0,4 и 0,3—0,7 мм) на алюминиевой основе с 25—30 ⁰ о олова.

От осевого смещения и провертывания шатунные подшипники удерживаются в своих гнездах усиками 15, входящими в пазы 16, которые должны быть расположены на одной стороне шатуна. Нагрузка на опорные поверхности шатунных подшипников распределяется равномерно, так как они расположены симметрично относительно оси стержня. На нижней головке шатуна есть небольшое отверстие З для подачи масла на стенки цилиндра или на распределительный вал (двигатели ЗИЛ-131). Для взаимозаменяемости на обоих вкладышах 13 есть отверстия 14 для прохода масла.

Коленчатый вал. Крутящий момент, развиваемый на коленчатом валу, передается на трансмиссию автомобиля, а также используется для привода в действие различных механизмов двигателя (рис. 8.7).

Коленчатый вал имеет следующие части: коренные 7 и шатунные З шейки, щеки 8, противовесы 4, передний конец 1 и задний конец (хвостовик) с маслоотражателем 5, маслосгонной резьбой и фланцем 6 для крепления маховика. Шатунные шейки служат для соединения коленчатого вала с шатунами. Коренные шейки вала входят в подшипники, установленные в блоке цилиндров. Щеки соединяют коренные и шатунные шейки вала, образуя колена или кривошипы. Противовесы, расположенные на коленчатом валу, воспринимают центробежные силы инерции и создаваемые ими моменты.

На большинстве автомобильных двигателей применяют полноопорные коленчатые валы, т. е. каждая шатунная шейка расположена между двумя коренными. Таким образом, полноопорный вал имеет коренных шеек на одну больше, чем шатунных. Коленчатый вал изготовляют горячей штамповкой из легированной стали (двигатели автомобилей ЗИЛ-131, семейства ЯМЗ и др.) вместе с противовесами. Если расположение колен коленчатого вала не обеспечивает взаимного уравновешивания сил инерции, то на таких коленчатых валах устанавливают противовесы или оборудуют двигатели специальными уравновешивающими механизмами.

В качестве коренных подшипников коленчатого вала применяют тонкостенные вкладыши. Их назначение — уменьшить трение между шейками коленчатого вала и соответствующими опорами и тем самым снизить скорость изнашивания трущихся поверхностей. Вкладыши изготовляют из сталеалюминевой ленты. У коренных вкладышей толщина стенки мала (1,9—2,8 мм — для карбюраторных двигателей и 3—6 мм — для дизелей).

Рис. 8.7. Коленчатые валы:

а — двигателя автомобиля ЗИЛ- 131; б — дизеля ЯМЗ-2З6; в — дизеля КамАЗ-740; 1 — передний конец вала; 2 — грязеуловительная полость; З — шатунная шейка; 4 — противовесы; 5 — маслоотражатель; 6 — фланец для крепления маховика; 7 — коренная шейка; 8 — щека; 9 — гайка; 10 и 15 — съемные противовесы; 11 — распределительное зубчатое колесо; 12 — установочный штифт; 13 — зубчатое колесо привода масляного насоса; 14 — винт; 16 — шпонка; А — величина перекрытия шеек

Вкладыши коренных подшипников дизелей ЯМЗ-2З8 — невзаимозаменяемые, а двигателей ЗИЛ-131 взаимозаменяемы.

Возникают силы, стремящиеся сдвинуть коленчатый вал вдоль оси. В двигателях ЗИЛ упорным является первый коренной подшипник.

От осевого смещения коленчатые валы дизелей ЯМЗ-2З8 удерживаются двумя парами упорных полуколец из бронзы (Я МЗ-238), установленных в выточках задней коренной опоры. Верхние полукольца прикреплены к торцам блока цилиндров, а нижние имеют выступы для фиксации их в крышке заднего коренного подшипника.

Маховик. Для накопления энергии в течение рабочего хода, вращения коленчатого вала во время вспомогательных тактов, уменьшения неравномерности вращения вала, сглаживания момента перехода деталей кривошипно-шатунного механизма через мертвые точки, облегчения пуска двигателя и трогания автомобиля с места служит маховик.

Маховик отливают из серого чугуна, располагая основную массу металла на ободе для увеличения момента инерции. На обод маховика напрессовывают или надевают зубчатый венец, необходимый для вращения коленчатого вала при пуске двигателя стартером. Венец крепят болтами. Поверхность маховика, соприкасающуюся с ведомым диском сцепления, шлифуют и полируют.

На ободе или торце маховика имеются метки, позволяющие установить поршень первого цилиндра в ВМТ. Обычно маховик крепят к фланцу коленчатого вала болтами.

Одно из крепежных отверстий на маховике и во фланце смещено по окружности на несколько градусов (2 ⁰ в двигателе автомобиля ЗИЛ-131), что обеспечивает точное соединение маховика и коленчатого вала, если их почему-либо разбирали.

Крепление Двигатия ИЛИ силового агрегата к раме. Двигатели или силовые агрегаты крепят к рамам или полурамам в трех, четырех и пяти точках.

На автомобилях ЗИЛ-131 двигатели установлены на трех опорах. В передней части двигатель опирается на поперечину рамы кронштейном З (рис. 9.7), закрепленным болтами 4 на крышке распределительных шестерен 5.

Рис. 9.7. Подвеска двигателя ЗИЛ-131:

1 — защитный колпачок верхних подушек передней опоры двигателя; 2 — болт передней опоры; З — кронштейн передней опоры; 4 — болт крепления двигателя; 5 — крышка распределительных шестерен; 6 — верхняя подушка передней споры; 7 — нижняя подушка передней опоры; 8 — шайба; 9 — распорная втулка; 10 — поперечина рамы № 1; 11 — лапа картера сцепления; 12 — болт задней опоры; 13 болт крепления задней опоры; 14 крышка задней опоры; 15 — левый кронштейн задней опоры; 16 — башмак задней опоры; 17 подушка задней опоры; 18 — регулировочная прокладка

Между кронштейном передней опоры и поперечиной рамы установлены резиновые подушки 6. Под поперечиной рамы также имеются резиновые подушки 7. Деформация подушек при затяжке болтов 2 ограничивается распорными втулками 9. В задней части двигатель с помощью двух лап на картере сцепления опирается через стальные накладки (башмаки) и резиновые подушки 17 на кронштейны рамы 15. Накладки крепятся к лапам картера сцепления болтами 12, а к кронштейнам рамы болтами 13 вместе с крышкой 14.

Механизм газораспределишя

Механизм газораспределения служит для открытия и закрытия клапанов, обеспечивая наполнение цилиндров двигателя горючей смесью (карбюраторные двигатели) или воздухом (дизели), выпуск отработавших газов и надежную изоляцию камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

Механизм газораспределения Двигателя ЯМЗ-2З8 представлен на рис. 10.7.

Рис. 10.7. Механизм газораспределения двигателя ЯМЗ-2З8:

1 — коромысло клапана; 2 — ось, коромысла; З — контргайка; 4 — регулировочный винт; 5 — штанга толкателя; 6 — пята толкателя; 7 — ось толкателей; 8 — толкатель; 9 установочный штифт оси коромысла; 10 — болт крепления оси; 11 — тарелка пружин клапана; 12 — втулка тарелки; 13 — сухарь крепления клапана; 14 — наружная пружина клапана; 15 — внутренняя пружина; 16 — упорная шайба; 17 — направляющая втулка клапана; 18 — впускной клапан; 19 — распределительный вал; 20 — ролик толкателя; 21 — седло выпускного клапана; 22 — выпускной клапан

Впускной 18 (рис. 10.7) и выпускной 22 клапаны приводятся в действие кулачками распределительного вала 19 через толкатели 8, штанги 5 толкателя и коромысла 1. Высота подъема клапанов составляет 13,5 мм. Опускание клапанов осуществляется под действием пружин 14 и 15.

Распределительный вал размещен в средней части блока и приводится во вращение от коленчатого вала двигателя парой цилиндрических шестерен со спиральным зубом. Положение шестерен между собой определено метками, выбитыми на их торцах. Распределительный вал изготовлен из стали 45. Он имеет пять опорных шеек, восемь впускных и восемь выпускных кулачков. Профиль впускных и выпускных кулачков неодинаковый. Поверхности опорных шеек и кулачков вала подвергнуты закалке токами высокой частоты на глубину от 2 до 5 мм до твердости HRC 52—56.

Для обеспечения пульсирующего потока масла к механизмам привода клапанов в передней опорной шейке просверлено сквозное отверстие диаметром 4 мм.

Детали механизма газораспреДиения

РаспреДиитиьные зубчатые колеса. Распределительный вал приводится во вращение зубчатыми колесами (рис. 11.7, а — в). Отечественные карбюраторные двигатели, за некоторым исключением, имеют зубчатый привод распределительного вала, состоящий, как правило, из двух зубчатых колес. Одно колесо установлено на коленчатом валу, а другое на распределительном. Оба колеса имеют косые зубья для плавного зацепления и уменьшения шума при работе. Распределительные зубчатые колеса, установленные на коленчатых валах, делают из стали, или легированного чугуна.

В четырехтактном двигателе за рабочий цикл в каждом цилиндре по одному разу должны открываться и закрываться впускной и выпускной клапаны, т. е. распределительный вал должен сделать один оборот, а коленчатый вал — два.

Рис. 11.7. Приводы механизма газораспределения двигателей:

а — ЯМЗ-2З8; б — ЗИЛ- 131; в — КамАЗ-740; 1 — зубчатое колесо привода масляного насоса; 2 и 11 — промежуточные зубчатые колеса; З — распределительное зубчатое колесо коленчатого вала; 4, 7 и 10 — метки; 5 — зубчатое колесо распределительного вала; 6 и 9 зубчатые колеса привода топливного насоса; 8 — зубчатое колесо привода вентилятора; 12 — зубчатое колесо привода насоса гидроусилителя рулевого привода; 13 зубчатое колесо привода компрессора

РаспреДиитиьный вал. Он передает движение от коленчатого вала через кулачки клапанам, открывая и закрывая их (рис. 12.7).

Рис. 12.7. Детали механизма газораспределения дизелей:

а — ЯМЗ-2З6; б — КамАЗ-740; 1 — распределительный вал; 2 — зубчатое колесо распределительного вала; З ведущее зубчатое колесо привода топливного насоса; 4 упорный фланец; 5 — передняя опорная втулка; 6 — задняя втулка; 7 — опорные шейки; 8 кулачки распределительного вала; 9 — шпонка; 10 — корпус подшипника с фланцем

В восьмицилиндровом двигателе распределительный вал имеет шестнадцать кулачков, т. е. по два кулачка на цилиндр. Каждый кулачок управляет одним клапаном впускным или выпускным. Определенная последовательность открытия клапанов обусловлена соответствующим расположением кулачков. Распределительный вал двигателя ЯМЗ-2З8 размещен в средней части блока и приводится во вращение от коленчатого вала двигателя парой цилиндрических шестерен. Распределительный вал изготовлен из стали 45. Он имеет пять опорных шеек, восемь впускных и восемь выпускных кулачков. Рабочие поверхности кулачков, опорных шеек, эксцентриков и зубчатых колес стальных распределительных валов подвергают термической обработке и шлифованию для повышения их надежности и износостойкости. В качестве подшипников для распределительного вала чаще всего применяют запрессованные в блок цилиндров втулки, залитые антифрикционным сплавом. Диаметры опорных шеек распределительного вала обычно одинаковые.

На переднем конце вала имеется ступица со шпоночной канавкой для установки распределительной шестерни. На резьбовом конце вала сделаны две јшски, предназначенные для фиксации стопорной гайки шестерни.

Наличие на распределительном валу колеса с косыми зубьями приводит к возникновению силы, стремящейся сдвинуть вал вдоль его оси. Ограничение осевых перемещений вала обеспечивается упорным фланцем, изготовленным из листовой стали 65Г. Упорный фланец устанавливается между шестерней и передней опорной шейкой вала и крепится к переднему торцу блока цилиндров двумя болтами. Упорный фланец одновременно предохраняет от выпадения оси толкателей.

Для обеспечения пульсирующего потока масла к механизмам привода клапанов в передней опорной шейке просверлено сквозное отверстие диаметром 4 мм.

Толкатии. Усилия от кулачка распределительного вала к клапану или штанге передает толкатель, изготовленный из стали или чугуна (рис. 13.7).

Рис. 13.7. Толкатели:

а — тарельчатый со сферической опорной поверхностью; б — цилиндрический (поршневой); в — рычажный; 1 — распределительный вал; 2 — кулачок; З — толкатель; 4 регулировочный болт; 5 — контргайка; 6 — штанга; 7 — отверстие для слива масла; 8 пята; 9 — ролик; 10 — игольчатый подшипник; 11 — ось ролика; 12 — втулка; 13 — вилка толкателя

Рабочую поверхность толкателей для повышения их долговечности закаливают и шлифуют. В двигателях с верхним расположением клапанов (ЗИЛ-131 и др.) применяют цилиндрические толкатели (рис. 13.7, б) с одними или двумя отверстиями для слива масла. Рабочую поверхность толкателя, соприкасающуюся с кулачком распределительного вала, обрабатывают по сфере. Поверхности толкателя и кулачка изнашиваются меньше и равномернее, если толкатель может повертываться при набегании кулачка. Вращение толкателя достигается в результате смещения от его оси точки касания с кулачком. Кулачок распределительного вала имеет небольшую конусность, если толкатель обработан по 93

сфере. Толкатели размещают в отверстиях, выполненных в блоке цилиндров или в нижней стенке клапанной коробки.

В дизеле ЯМЗ-2З8 применяют подвесные рычажные толкатели З (рис. 13.7, в), свободно установленные на разрезной оси. Ось 11 ролика 9 (см. рис. 13.7, в), вращается в игольчатых подшипниках 10, установленных в вилке 13 толкателя. Ролик перекатывается по кулачку распределительного вала. Сверху в толкатель запрессована стальная пята 8 со сферической поверхностью, на которую опирается пустотелая штанга, передающая движение коромыслу.

Штанги. Усилие от толкателя к коромыслу передают штанги (рис. 14.7). Их изготовляют из стального прутка с закаленными концами (двигатель ЗИЛ- 131) или стальной трубки (дизели ЯМЗ-2З8 и др.). На концы штанг 6 напрессовывают стальные термически обработанные наконечники для шарнирного соединения с толкателем и регулировочным винтом коромысла. Верхний конец штанги движется не прямолинейно, а описывает дугу, радиус которой равен меньшему (короткому) плечу коромысла.

Рис. 14.7. Детали и схема механизма газораспределения ЯМЗ-2З8:

1 средняя ось толкателей; 2 — распорная втулка; З — крайняя ось толкателей; 4 толкатель; 5 — промежуточная втулка; 6 — штанга; 7 — регулировочный винт; 8 — коромысло; 9 — контргайка; 10 — стопорное кольцо; 11 — упорная шайба; 12 — выпускной клапан; 13 сухарь; 14 — втулка; 15 — тарелка пружины; 16 — болт; 17 — ось коромысла; 18 внешняя пружина; 19 — внутренняя пружина; 20 — шайба; 21 впускной клапан; 22 пробка; 23 — задняя втулка оси толкателей; 24 — распределительный вал; 25 — направляющая толкателей; 26 — головка цилиндра; 27 — седло клапана; 28 — направляющая втулка; 29 — наплавка на толкателе; А — тепловой зазор

Коромыста. Усилие от штанги к клапану передает коромысло, которое представляет собой стальной неравноплечий рычаг; длинное плечо расположено над клапаном, а короткое — над штангой. В коротком плече есть отверстие, в которое ввернут регулировочный винт 7 (рис. 14.7, а), удерживаемый от самоотвертывания контргайкой 9.

При работе двигателя штанга нажимает на короткое плечо коромысла, а его длинное плечо — на стержень клапана. Коромысло выполняют неравноплечим для уменьшения хода толкателя и штанги, а также снижения сил инерции. Поверхность конца коромысла, называемую бойком, соприкасающуюся со стержнем клапана, и поверхность регулировочного винта, соприкасающуюся с наконечником штанги, термически обрабатывают и шлифуют для повышения их надежности и износостойкости. В отверстие ступицы коромысла запрессовывают бронзовую втулку (двигатели ЗИЛ-131) с кольцевой канавкой на внутренней поверхности для распределения масла и подачи его к регулировочному винту.

В головку блока ввернуты шпильки, на которых установлены стойки и ось с коромыслами. От продольного смещения по оси коромысла удерживаются распорными пружинами, прижимающими их к стойкам и стопорным кольцам. На дизелях ЯМЗ-2З6 оси 17 коромысел выполнены как одно целое со стойками. Каждое коромысло качается на отдельной оси. От бокового смещения коромысло удерживается упорной шайбой 11 и стопорным пружинным кольцом 10.

Клапаны. Назначение клапана — открывать и закрывать впускное или выпускное отверстия, расположенные в головке блока. Основными частями клапана являются головка и стержень. Клапан должен надежно изолировать цилиндр во время тактов сжатия и рабочего хода от впускного или выпускного трубопровода и оказывать в открытом положении возможно меньшее сопротивление движению газов. Чтобы клапан плотно прилегал к седлу, на его головке делают фаску, которую шлифуют и притирают к фаске седла. Обычно головку впускного клапана делают большего диаметра для улучшения наполнения цилиндра.

Клапаны работают при высокой температуре и подвергаются коррозионному действию газов. В особо тяжелых условиях работают выпускные клапаны.

Тепловой зазор для впускных и выпускных клапанов у холодных двигателей автомобилей ЗИЛ- 131, ЯМЗ равен 0,25—0,30 мм. Если тепловые зазоры во время работы двигателя увеличиваются, то клапаны начинают стучать и ухудшаются наполнение цилиндров свежим зарядом смеси и их очистка от отработавших газов. При уменьшении тепловых зазоров клапаны неплотно прилегают к седлам и их фаски обгорают. Мощность двигателя в обоих случаях снижается, а также нарушаются фазы газораспределения.

Под все клапаны в головке блока запрессовывают седла из жаростойкого чугуна (двигатели ЗИЛ-131, ЯМЗ и др.).

Стержень клапана перемещается в направляющей втулке, обеспечивающей посадку клапана на седло без перекоса. В большинстве двигателей применены пористые порошковые втулки 12 (рис. 15.7), обладающие хорошими антифрикционными свойствами. На конце стержня клапана есть выточка для соединения с пружиной 6 (постоянно находящейся в сжатом состоянии) и клапаном при помощи сухарей 8 и тарелки 7. Пружина клапана способствует его плотной посадке на седло и прижимает толкатель к кулачку распределительного вала. Иногда на клапан устанавливают не одну пружину, а две с разным направлением навивки, чтобы исключить заклинивание (дизели ЯМЗ-

Выпускной клапан 1 двигателя автомобиля ЗИЛ-131 (см. рис. 15.7) имеет жаростойкую наплавку 14 на фаске, несмотря на то, что он изготовлен из жаростойкой стали. В стержне клапана просверлено глухое отверстие, заполненное наполовину или на две трети натриевым наполнителем и закрытое заглушкой 15. Во время работы двигателя натрий плавится (температура его плавления равна 98 ^ос) и превращается в жидкость. При возвратно-поступательном движении клапана в направляющей втулке 12 натрий перемещается, омывает головку клапана и отводит от нее теплоту к стержню и втулке. При охлаждении клапана повышается надежность его работы, а следовательно, и двигателя.

Механизм вращения юшпана. Для повышения надежности выпускных клапанов применяют механизмы для их вращения. При этом устраняется возможность образования нагара на рабочей фаске выпускного клапана. Во время работы выпускной клапан принудительно поворачивается специальным механизмом (см. рис. 15.7), корпус которого расположен в головке блока. В корпусе 2 по окружности расположено пять наклонных углублений для шариков З с возвратными пружинами 10. На верхнюю часть корпуса надеты с зазором дисковая пружина 9 и опорная шайба 4. Пружина 6 клапана одним концом опирается на тарелку 7, а другим — на опорную шайбу 4. Если клапан закрыт, то усилие пружины через шайбу передается дисковой пружине 9 и шарикам З. Внутренней кромкой дисковая пружина опирается на заплечики корпуса, а на ее наружную кромку действует пружина 6 клапана через опорную шайбу 4.

,e0NS'//

Рис. 15.7. Выпускной клапан двигателя автомобиля ЗИЛ- 131 с механизмом вращения:

а — выпускной клапан и механизм вращения; б — г — соответственно начальное, рабочее и конечное положения механизма вращения; 1 — выпускной клапан; 2 — корпус механизма вращения; З — шарик; 4 — опорная шайба; 5 — замковое кольцо; 6 — пружина клапана; 7 — тарелка пружины; 8 — сухарь; 9 — дисковая пружина; 10 — возвратная пружина; 1 1 натриевый наполнитель; 12 — направляющая втулка; 13 — седло клапана; 14 — жаростойкая наплавка; 15 —заглушка; 16 — головка блока

При открытии клапана пружина 6 сжимается, и сила, передаваемая дисковой пружине 9, возрастает. Пружина 9 распрямляется, и между ее внутренней кромкой и заплечиками корпуса появляется зазор. После выпрямления дисковой пружины на шарики передается усилие двух пружин. Шарики, перекатываясь по наклонным углублениям корпуса, сжимают возвратные пружины 10, поворачивая (вследствие трения) дисковую пружину вместе с опорной шайбой, которая, в свою очередь, вызывает поворот пружины 6 одновременно с клапаном. Во время закрытия клапана пружина 6 распрямляется, давление уменьшается, и прогиб дисковой пружины 9 возрастает. Дисковая пружина 9 внутренней кромкой снова опирается на заплечики корпуса и освобождает шарики, возвращающиеся в исходное положение под действием возвратных пружин 10.

Фазы газораспреДиения

Моменты открытия и закрытия клапанов не совпадают с положением поршней в мертвых точках. Клапаны открываются и закрываются с некоторым, опережением или запаздыванием, что необходимо для улучшения наполнения цилиндров чистым воздухом (дизели) или горючей смесью (карбюраторные двигатели) и лучшей очистки их от отработавших газов. Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала по отношению к соответствующим мертвым точкам, называют фазами газораспределения и изображают в виде круговых диаграмм (рис. 16.7).

Рис. 16.7. Диаграммы фаз газораспределения:

а — общая четырехтактного двигателя; б — двигателя автомобиля ЗИЛ-131; 1 — 2 фаза впуска; З — 4 — фаза выпуска; О — центр вращения вала

Рассмотрим общую диаграмму фаз газораспределения четырехтактного двигателя (рис. 16.7, а). Впускной клапан открывается (точка 1) с опережением (угол И), т. е. до прихода кривошипа коленчатого вала и поршня в ВМТ. Вследствие этого в начале движения поршня вниз впускной клапан будет уже открыт на значительную величину, и наполнение цилиндра (вследствие разрежения) воздухом или горючей смесью улучшается. Закрывается впускной клапан (точка 2) с запаздыванием (угол р), т. е. кривошип вала и поршень проходят Н МТ, поднимаются вверх, совершая такт сжатия, а клапан в это время еще открыт, и горючая смесь или воздух по инерции заполняют цилиндр.

Выпускной клапан открывается (точка З) до прихода кривошипа коленчатого вала и поршня в НМТ, т. е. с опережением (угол у). Поршень движется вниз, а отработавшие газы уже начинают выходить из цилиндра, так как давление в нем больше атмосферного. Поэтому при движении поршня вверх, во время такта выпуска, меньше затрачивается работы на удаление отработавших газов из цилиндра двигателя. Закрытие выпускного клапана (точка 4) происходит с запаздыванием (угол Д) — после перехода кривошипом вала и поршнем ВМТ. В этом случае используется отсасывающее действие потока газов в выпускном трубопроводе.

Анализируя диаграмму, видим, что в течение некоторого времени, за которое, коленчатый вал поворачивается на угол, равный сумме углов а + „В, открыты оба клапана — впускной и выпускной. Этот период называют перекрытием юшпаноб.

Лекция 8.

Тема .N2 З Поршневые двигатели внутреннего сгорания

Занятие № 3 Устройство системы питания двигателей внутреннего сгорания

Учебный вопрос № 4 Устройство систем питания двигателей ЗИЛ-131, ЯМЗ238

Система питания карбюраторного двигателя

Система питания карбюраторного двигателя предназначена для очистки топлива и воздуха, приготовления в определенной пропорции из топлива и воздуха горючей смеси, подачи ее в цилиндры двигателя и отвода из них отработавших газов.

Система питания карбюраторного двигателя показана на рис. 1.8.

Рис. 1.8. Система питания карбюраторного двигателя:

1 — воздушный фильтр; 2 — карбюратор; З, 4 — рукоятки ручного управления заслонками карбюратора; 5 — педаль управления подачей топлива; 6 — топливный бак; 7 фильтр-отстойник; 8 — глушитель; 9 — выпускной трубопровод, 10 — топливный насос

Топливо (бензин) засасывается насосом 10 из бака 6 и подается через фильтротстойник 7 в карбюратор 2, где распыливается и, смешивается с воздухом, поступающим через воздушный фильтр 1. Полученная горючая смесь по впускному трубопроводу поступает в цилиндры двигателя. Отработавшие газы из цилиндров отводятся через выпускной трубопровод 9 и глушитель 8 в атмосферу.

Устройство и работа карбюратора. Карбюратор — прибор для приготовления горючей смеси, устанавливается на впускном трубопроводе двигателя. Простейший карбюратор состоит из поплавковой камеры (рис. 2.8) с поплавком 2 и игольчатым клапаном З, жиклера 1 с распылителем 4, смесительной камеры, в которой расположены диффузор 7 и дроссельная заслонка 8.

Топливо из бака поступает в поплавковую камеру. Уровень топлива в камере поддерживается постоянным с помощью поплавка 2 и игольчатого клапана З. Поплавковая камера сообщается с атмосферой, а через жиклер 1 и распылитель 4 — со смесительной камерой.

Жиклер 1 представляет собой пробку или трубку с калиброванным отверстием, пропускающим определенное количество топлива. Распылитель 4 имеет вид тонкой трубки. При неработающем двигателе топливо в распылителе и поплавковой камере устанавливается на одном уровне, который на 1,0—1,5 мм ниже верхнего конца распылителя.

При такте впуска, когда поршень 11 в цилиндре движется вниз, а впускной клапан 10 открыт, во впускном трубопроводе 9 двигателя создается разрежение. За счет этого разрежения поток воздуха поступает в смесительную камеру карбюратора. Диффузор 7, имеющий сужение, увеличивает скорость воздушного потока и разрежение около верхнего конца распылителя 4. Из-за разности давлений в поплавковой и смесительной камерах топливо вытекает из распылителя, распыливается воздухом и смешивается с ним, образуя горючую смесь.

Количество горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, зависит от положения дроссельной заслонки 8, управляемой из кабины водителя педалью или ручным приводом. Во входном патрубке карбюратора расположена воздушная заслонка 6, которой можно уменьшить проходное сечение для воздуха и тем самым увеличить разрежение в смесительной камере, а следовательно, подачу топлива. Воздушной заслонкой пользуются при пуске холодного двигателя.

Рис. 2.8. Схема простейшего карбюратора:

1 — главный жиклер; 2 — поплавок; З — игольчатый клапан; 4 — распылитель; 5 — воздушный фильтр; 6 — воздушная заслонка; 7 — диффузор; 8 — дроссельная заслонка; 9 впускной трубопровод; 10 — впускной клапан; 11 — поршень

Процесс приготовления горючей смеси из топлива и воздуха называют карбюрацией. Для полного сгорания 1 кг бензина необходимо 15 кг воздуха. Смесь такого состава называется нормальной.

При недостатке воздуха смесь называется обогащенной, и содержит от 13 до 15 кг воздуха на 1 кг бензина или богатой (менее 13 кг воздуха), а при избытке воздуха обедненной (15— 16,5 кг воздуха) или бедной (свыше 16,5 кг воздуха).

Карбюратор должен приготовлять горючую смесь необходимого состава на различных режимах двигателя, определяемых величиной открытия дроссельной заслонки и частотой вращения коленчатого вала. Различают пять режимов работы двигателя: пуск, холостой ход, средние нагрузки, полную нагрузку и разгон (ускорение) двигателя.

Простейший (одножиклерный) карбюратор не обеспечивает требуемого изменения состава горючей смеси при изменении режима работы двигателя. В связи с этим современные карбюраторы имеют дополнительные устройства и системы, устраняющие недостатки простейшего карбюратора. К таким устройствам и системам относятся: главное дозирующее устройство, система холостого хода, экономайзер, ускорительный насос и пусковое устройство (603Душная заслонка) (рис. 3.8).

Глазное Дозирующее устройство обеспечивает постепенное обеднение (компенсацию) смеси при переходе от малых нагрузок двигателя к средним.

В карбюраторе, по мере открытия дроссельной заслонки 9 (рис. 3.8, а) увеличивается разрежение в диффузоре 8. Количество топлива, поступающего через главный жиклер 2 и его распылитель 6, как и в простейшем карбюраторе, будет увеличиваться в большей мере, чем количество воздуха, в результате чего должно происходить обогащение смеси. Однако обогащению смеси препятствует поступление воздуха через воздушный жиклер 5 в эмульсионную трубку 4 и распылитель 4.

Рис. 3.8. Схемы систем и устройств карбюратора:

а — главной дозирующей системы; б — системы холостого хода; в — экономайзера; г ускорительного насоса; д — пускового устройства; 1 — поплавковая камера; 2 — главный жиклер; З — эмульсионный колодец; 4 — эмульсионная трубка; 5 воздушный жиклер главной дозирующей системы; 6 — распылитель; 7 — воздушная заслонка; 8 — диффузор; 9 дроссельная заслонка; 10 — топливный жиклер системы холостого хода; 11 — воздушный жиклер системы холостого хода; 12, 14 — отверстия; 13 — винт регулировки качества смеси; 15 — шток экономайзера; 16 — планка, 17 — тяга; 18 — рычаг; 19 — клапан экономайзера; 20 — обратный клапан; 21 — поршень ускорительного насоса; 22 — распылитель ускорительного насоса; 23 — нагнетательный клапан ускорительного насоса; 24 — серьга; 25 — балансировочный канал; 26 — предохранительный клапан воздушной заслонки

Поступление воздуха в каналы главного дозирующего устройства уменьшает разрежение, действующее на главный жиклер 2. Вследствие этого истечение топлива из главного жиклера происходит под действием того разрежения, которое возникает в эмульсионном колодце З, а не в узком сечении диффузора 8.

Подбором калиброванных отверстий главного 2 и воздушного 5 жиклеров на средних нагрузках двигателя обеспечивается экономичный (обедненный) состав горючей смеси.

Эмульсирование топлива воздухом в карбюраторах осуществляется в наклонном или вертикальном канале с эмульсионной трубкой или без нее.

Система холостого хода предназначена для приготовления горючей смеси при малой частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Простейшая система холостого хода имеет топливный 10 и воздушный 11 жиклеры (рис. 3.8, б). Дроссельная заслонка 9 при малой частоте вращения коленчатого вала прикрыта. Под заслонкой создается большое разрежение. Под действием этого разрежения топливо проходит через жиклер 10, смешивается с воздухом, поступающим через жиклер 1 1, и в виде эмульсии вытекает через отверстие 12. Эмульсия распыливается воздухом, проходящим через щель между дроссельной заслонкой и стенкой смесительной камеры.

Система холостого хода карбюратора обычно имеет два выходных отверстия, одно из которых располагается несколько выше кромки закрытой дроссельной заслонки, а другое находится в за дроссельном пространстве. При малой частоте вращения через нижнее отверстие 12 подается эмульсия, а через верхнее 14 воздух. При повышении частоты вращения эмульсия поступает через оба отверстия. Этим обеспечивается плавный переход от режима холостого хода к малым нагрузкам.

Проходное сечение нижнего отверстия может изменяться вращением регулировочного винта 13.

Экономайзер служит для обогащения горючей смеси при полных нагрузках (при полном открытии дроссельной заслонки). Когда дроссельная заслонка открыта более чем на 75—85 ⁰ 0 , рычаг 18 (рис. 3.8, в), соединенный с тягой 17, опускает шток 15 и открывает клапан 19. Топливо к распылителю 6 будет поступать теперь не только через главный жиклер 2, но и через клапан экономайзера.

Совместно с главным дозирующим устройством экономайзер обеспечит обогащенную горючую смесь, необходимую для получения наибольшей мощности двигателя.

Ускорительный насос служит для обогащения смеси при резком открытии дроссельной заслонки. При этом рычаг 18 (рис. 3.8, г), соединенный серьгой 24 с тягой 17, воздействует на планку 16 и перемещает поршень 21 вниз. Давление топлива в колодце насоса увеличивается и закрывается обратный клапан 20, препятствуя перетеканию топлива в поплавковую камеру. Через открывшийся нагнетательный клапан 23 и жиклерраспылитель 22 в смесительную камеру дополнительно впрыскивается бензин, и горючая смесь кратковременно обогащается.

Пусковое устройство, выполненное в виде воздушной заслонки 7 (рис. 3.8, д), служит для обогащения смеси при пуске и прогреве холодного двигателя. Для получения богатой горючей смеси воздушную заслонку закрывают, чем увеличивают разрежение в смесительной камере.

Для предупреждения чрезмерного обогащения смеси предусмотрен клапан 26, который открывается под давлением воздуха при значительном увеличении разрежения в смесительноЙ камере.

Водитель закрывает или открывает воздушную заслонку с помощью троса и рычага, укрепленного на оси заслонки. Одновременно с закрытием воздушной заслонки несколько открывается дроссельная заслонка 9.

Обычно ось воздушной заслонки устанавливается во входном патрубке эксцентрично, чтобы под действием разности давлений потока воздуха на обе части заслонки она стремилась открыться.

Система питания Дизеля

Система питания двигателя включает узды и механизмы, обеспечивающие питание двигателя воздухом и топливом (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Схема питания двигателя топливом:

1 — форсунка; 2 — трубка подачи топлива к насосу высокого давления; З — трубка отвода излишнего топлива от форсунок; 4 — трубка подачи топлива к форсунке; 5 топливный насос высокого давления; 6 — трубка подачи топлива к подкачивающему насосу; 7 — фильтр грубой очистки топлива; 8 — трубка отвода излишнего топлива от фильтра тонкой очистки в топливные баки; 9 — трубка подачи топлива к фильтру грубой очистки; 10 — топливораспределительный кран переключения баков; 11, 14 правый и левый топливные баки; 12 — трубка подачи топлива от левого бака к топливораспределительному крану; 13 — трубка слива топлива в левый бак; 15 — топливозаборник; 16 — трубка слива излишков топлива от форсунок в левый бак; 17 топливоподкачивающий насос; 18 трубка подачи топлива к фильтру тонкой очистки; 19 — трубка отвода излишков топлива от насоса высокого давления; 20 фильтр тонкой очистки топлива

Из топливного бака (левого 14 или правого 11) через фильтр 7 грубой очистки топливо засасывается топливоподкачивающим насосом 17 и нагнетается через фильтр 20 тонкой очистки в головку насоса 5 высокого давления. Из насоса, в соответствии с порядком работы двигателя, дозированные порции топлива под высоким давлением подаются по топливопроводам 4 в форсунки 1.

Излишки топлива из насоса высокого давления и из фильтра тонкой очистки топлива отводятся обратно в топливный бак и, стекая по кольцевому каналу топливозаборника, подогревают засасываемое топливо. Излишки топлива из фильтра тонкой очистки отводятся через специальный жиклер, а из топливного насоса высокого давления — через перепускной клапан. Сечение жиклера и затяжка пружины перепускного клапана подобраны таким образом, чтобы давление во впускном канале насоса высокого давления поддерживалось в пределах 0,5—1 кгс/см . Благодаря этому в каналах топливного насоса высокого давления создается постоянное давление топлива, что обеспечивает хорошие условия заполнения топливом надплунжерного пространства независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Одновременно циркуляция топлива через перепускной клапан способствует удалению пузырьков воздуха, попадание которых в надплунжерное пространство может повлиять на величину подачи топлива. Топливо, просочившееся через прецизионные детали форсунок, стекает из них через топливопроводы З и 16 в левый топливный бак.

Питание двигателя воздухом показано на рис. 5.8. Воздух из подкапотного пространства автомобиля через воздушные фильтры 6 и 8, переходник 11 впускных трубопроводов, впускные трубопроводы 12 и каналы в головке цилиндров засасывается в цилиндры двигателя. На боковой передней поверхности переходника предусмотрен фланец для подсоединения трубки отбора воздуха к компрессору пневмосистемы автомоби-

Рис. 5.8. Схема питания двигателя воздухом:

1, 7 — уплотнительные прокладки; 2 — корпус воздушного фильтра; З — крышка фильтрующих элементов; 4 стержень крепления фильтра; 5 — шумопоглотитель крышки; 6, 8 — фильтрующие элементы; 9 — масляная ванна; 10 — камера глушения шума выпуска; 11 — переходник впускных трубопроводов; 12 — впускной трубопровод; 13 — воздушный канал головки блока; 14 — впускной клапан

Воздушный фильтр инерционно-масляного типа установлен в развале между цилиндрами на переходнике 11 впускных трубопроводов 12. Фильтр состоит из корпуса 2, крышки З и фильтрующего элемента, объединяющего в одном корпусе верхнюю 6 и нижнюю 8 набивки из капроновой щетины. Корпус 2 фильтра имеет двойные стенки, пространство 10 между которыми является шумопоглощающей камерой, предназначенной для снижения уровня шума при всасывании воздуха в двигатель. Внутренние стенки корпуса фильтра образуют кольцевую полость для масляной ванны 9.

Стык корпуса фильтра с переходником 11 уплотняется резиновой прокладкой 1. Сверху фильтрующий элемент закрывается штампованной крышкой З с внутренней шумоизолцией. Между фильтрующим элементом и крышкой устанавливается уплотнительное резиновое кольцо 7. Фильтр крепится к переходнику 11 с помощью металлического стержня 4 с пластмассовым барашком.

При работе в условиях малой запыленности воздуха обслуживание воздушного фильтра проводится через 100 ч работы двигателя или через одно ТО-1. При работе в пыльных условиях обслуживать фильтр нужно чаще.

Смесеобразование. Горючая и рабочая смесь

Автомобильные бензины. Автомобильные двигатели (за исключением газовых и дизельных) работают на бензине. Выпускаются бензины следующих марок: Н-80, АИ-93 АИ-98. Буква А означает, что бензин автомобильный; цифра — наименьшее октановое число, определенное по моторному методу; буква И указывает на то, что октановое число определено по исследовательскому методу. Автомобильные бензины, за исключением бензина АИ-98, подразделяют на летние и зимние. Зимние бензины содержат увеличенное количество легкоиспаряющихся фракций, что улучшает условия пуска двигателя. Эти бензины применяют с 1 октября до 1 апреля.

В автомобильные бензины Н-80, АИ-93 и АИ-98 для повышения антидетонационной стойкости добавляют антидетонатор — тетраэтилсвинец (ТЭС). Для отличия обыкновенных бензинов от этилированных последние окрашивают в желтый (Н-80), оранжевокрасный (АИ-93) и синий (АИ-98) цвета. Этилированные бензины очень ядовиты и, попав в жидком виде и в виде паров на кожу или в дыхательные пути человека могут вызвать тяжелые заболевания.

В зависимости от состава горючей смеси нормальная скорость распространения фронта пламени по камере сгорания различна, но не превышает 35 м/с. При детонации (взрывное горение) скорость распространения сгорания смеси доходит до 2000 м/с. При детонационном сгорании возникает сильная волна давления, вызывающая вибрацию деталей. Работа двигателя с детонацией недопустима. Возникновение детонационного сгорания происходит в основном при неправильном подборе сорта топлива для двигателя с данной степенью сжатия.

Антидетонационные свойства бензина оценивают октановым числом. Бензин сравнивают со смесью из двух топлив: изооктана и гептана. Изооктан слабо детонирует, и для него октановое число условно принимают равным 100, а гептан сильно детонирует, и для него октановое число условно принимают равным нулю. Если смесь, состоящая, например, из 80 ⁰ 0 изооктана и 20 ⁰ 0 гептана (по объему), по детонационным свойствам соответствует проверяемому бензину, то октановое число такого бензина равно 80 и т. д. Чем выше октановое число бензина, тем с большей степенью сжатия может работать двигатель без детонации на этом топливе.

Гарантийный срок хранения автомобильного бензина всех марок устанавливается 5 лет со дня его изготовления. По истечении гарантийного срока хранения автомобильный бензин перед применением должен быть проверен на соответствие требованиям стандарта.

Двигатели автомобилей ЗИЛ-131 работают на бензине Н-80.

Смесеобразование. Горючая и рабочая смесь. Процесс смесеобразования заключается в смешивании бензина в распыленном состоянии с воздухом в определенной пропорции. Смесь паров бензина с воздухом называется горючей смесью, которая в цилиндре двигателя вместе с остаточными газами образует рабочую смесь. Горение — это процесс химического соединения элементов топлива с кислородом, сопровождающийся выделением тепла. В среднем для полного сгорания 1 кг бензина теоретически требуется 15 кг воздуха.

При работе двигателя количество воздуха в смеси может быть больше или меньше теоретически необходимого. В зависимости от соотношения масс бензина и воздуха различают следующие виды смесей: нормальная, обедненная, бедная, обогащенная, богатая. Состав горючей смеси в зависимости от соотношения топлива и воздуха характеризуется специальным показателем — коэффициентом избытка воздуха (а ). Это отношение действительного количества воздуха в смеси к теоретически необходимому количеству для полного сгорания топлива в ней.

Нормальной называется смесь, в которой на 1 кг топлива приходится 15 кг воздуха (а = 1). В обедненной имеется небольшой избыток воздуха (а = 1,05 — 1,15), а в бедной значительный избыток воздуха (а = 1,2 — 1,25 ). Обогащенной называется смесь, имеющая небольшой недостаток воздуха (а = 0,8 — 0,95 ), а богатой — имеющая значительный недостаток воздуха (а = 0,4 — 0,8 ).

Режимы работы Двигатия. Основными режимами работы автомобильного двигателя являются пуск двигателя, холостой ход и малые нагрузки, средние нагрузки, полные нагрузки и резкие переходы с малых нагрузок на большие. При пуске двигателя необходима очень богатая смесь (а = 0,2 — 0,6), так как частота вращения коленчатого вала мала, топливо плохо испаряется и часть его конденсируется на холодных стенках цилиндра.

Работа двигателя на режимах холостого хода и малой нагрузки возможна при а = 0,7 — 0,8. Горючая смесь, поступающая в цилиндры двигателя, загрязняется остаточными газами, поэтому обогащение смеси улучшает ее воспламеняемость и способствует устойчивой работе двигателя.

Автомобильный двигатель большую часть времени работает на режиме средних нагрузок, т. е. с не полностью открытой дроссельной заслонкой. Для этого режима необходима обедненная смесь с коэффициентом избытка воздуха а = 1,05— 1,15 (экономичная смесь), обеспечивающая экономичную работу двигателя.

При резком открытии дроссельной заслонки возможно обеднение горючей смеси, так как увеличивается количество поступающего воздуха. Карбюратор должен иметь устройство, предотвращающее это обеднение. С полной нагрузкой двигатель работает при разгоне автомобиля, движении с максимальной скоростью и преодолении крутых подъемов или тяжелых участков дороги. В этом случае для получения наибольшей мощности двигателя карбюратор должен приготовлять обогащенную смесь с коэффициентом

Дизиьное топливо. Для дизелей используют сорта нефтяных топлив (керосиногазойлевые и соляровые фракции), имеющие более низкую стоимость, чем бензины. Согласно ГОСТ 305-82 дизельное топливо выпускается трех марок: Л (летнее); З (зимнее); А (арктическое). Топливо предназначено для питания дизелей в зависимости от температуры окружающего воздуха. Топливо Л используется при температуре воздуха 0 ⁰ С и выше; З — при температуре окружающего воздуха минус 20 ⁰ С и выше (если температура застывания топлива не выше минус 35 ^о с) и минус 30 ⁰ С и выше (если температура застывания топлива не выше минус 45 ^о с); А — при температуре окружающего воздуха минус 50 ^о с и выше.

По содержанию серы дизельные топлива подразделяют на два вида — с массовой долей серы не более 0,2 ⁰ 0 и с массовой долей серы не более 0,5 ⁰ 0 (для топлива марки А не более 0,4 ⁰ о). Таким образом, выпускаются топлива: Л-0,2 и Л-0,5; 3-0,2 и 3-0,5; А — 0,2 и А 0,4. В условное обозначение топлива марки Л должны входить массовая доля серы и температура вспышки; топлива марки З — массовая доля серы и температура застывания; топлива марки А — массовая доля серы. Примеры: обозначение топливо дизельное Л0,2-40 ГОСТ 305-82 означает: топливо летнее, серы до 0,2 ⁰ 0 и температура вспышки 40 ^о с; топливо дизельное З — 0,2 минус 35 ГОСТ 305 — 82 означает: топливо зимнее, серы до 0,2 ⁰ 0 и температура застывания минус 35 ^о с; топливо дизельное А — 0,4 ГОСТ 305 82 означает: топливо арктическое, серы до 0,4 ⁰ о.

Качество дизельного топлива оценивают цетановым числом. Дизельное топливо сравнивают со смесью из двух топлив: цетана и альфаметилнафталина. Цетан обладает минимальным периодом запаздывания воспламенения, обеспечивает более мягкую работу двигателя, для него цетановое число условно принимают равным 100. Альфаметилнафталин обладает наибольшим периодом запаздывания воспламенения (трудно воспламеняется) и вызывает жесткую работу двигателя; его цетановое число условно принимают равным нулю. Если испытуемое топливо воспламеняется как объемная смесь, состоящая, например, из 45 ⁰ 0 цетана и 55 ⁰ 0 альфаметилнафталина, то цетановое число такого топлива равно 45 и т. д.

Дизельные топлива Л, З и А имеют цетановые числа не менее 45. Срок хранения дизельного топлива — 5 лет со дня изготовления.

Назначение, устройство и работа приборов питания топливом и воздухом двигателей.

Карбюратор К-88А. На восьмицилиндровом двигателе автомобиля ЗИЛ-131 установлен карбюратор К-88А (рис. 6.8), имеющий две смесительные камеры, каждая из которых питает четыре цилиндра. Поплавковая камера, входной патрубок 18 с воздушной заслонкой 16, экономайзер и ускорительный насос — общие для обеих камер карбюратора.

Рис. 6.8. Схема карбюратора К-88А:

1 — главный жиклер; 2 — поплавок; З — корпус поплавковой камеры; 4 — игольчатый клапан; 5 — сетчатый фильтр; 6 — канал балансировки поплавковой камеры; 7 — жиклер холостого хода; 8 воздушный жиклер главной дозирующей системы; 9 — распылитель главной дозирующей системы; 10 — малый диффузор; 11 большой диффузор; 12 нагнетательный клапан; 13 — полпй винт; 14 — отверстие распылителя ускорительного насоса; 15 — отверстие в воздушной заслонке; 16 — воздушная заслонка; 17 — предохранительный клапан; 18 — входной патрубок; 19 — шариковый клапан экономайзера; 20 — толкатель клапана экономайзера; 21 — шток клапана экономайзера; 22 — планка; 23 — шток поршня ускорительного насоса; 24 — тяга; 25 — поршень; 26 — обратный клапан; 27 — серьга; 28 — рычаг дроссельных заслонок; 29 — жиклер полной мощности; 30 — дроссельная заслонка; 31 — винты регулировки холостого хода; 32 — регулируемое круглое отверстие системы холостого хода; 33 — нерегулируемое прямоугольное отверстие системы холостого хода; 34 — корпус смесительных камер

Поплавковая камера соединяется каналом 6 с входным патрубком карбюратора, над которым расположен воздушный фильтр. Этим предотвращается обогащение горючей смеси при загрязнении воздушного фильтра вследствие увеличения перепада разрежений в диффузорах и поплавковой камере. Такие карбюраторы называются балансированными.

В смесительной камере установлены малый 10 и большой 11 диффузоры. Двумя диффузорами достигается повышение скорости воздуха в малом диффузоре при сравнительно небольшом общем сопротивлении потоку воздуха.

Компенсация состава смеси в карбюраторе К-88А осуществляется пневматическим торможением топлива.

Дроссельные заслонки 30 обеих смесительных камер жестко закреплены на одной оси и открываются одновременно.

При пуске и прогреве холодного двигателя закрывают воздушную заслонку 16. Одновременно с помощью рычагов и тяг, соединяющих воздушную заслонку с валиком дроссельных заслонок, немного открываются дроссельные заслонки 30. В смесительных камерах создается большое разрежение. В результате будет подаваться большое количество топлива из кольцевых щелей малых диффузоров 10 и эмульсия из отверстий 32 и 33 системы холостого хода.

В случае несвоевременного открытия воздушной заслонки после первых вспышек рабочей смеси в цилиндрах двигателя воздух, поступающий через предохранительный

клапан 17 и отверстие 15 в воздушной заслонке, предотвратит чрезмерное обогащение смеси.

При малой частоте вращения коленчатого вала (режим холостого хода) дроссельные заслонки 30 прикрыты, поэтому скорость воздуха и разрежение в диффузорах 10 незначительны и топливо не будет вытекать из кольцевых щелей малых диффузоров. За дроссельными же заслонками создается большое разрежение, которое передается через отверстия 32 в эмульсионные каналы, а из них к жиклерам 7 системы холостого хода. При этом топливо из поплавковой камеры поступает через главные жиклеры 1 к жиклерам холостого хода.

Воздух, поступающий через верхние отверстия жиклеров системы холостого хода, перемешивается с топливом. Полученная эмульсия движется по эмульсионным каналам и через отверстия 32 выходит в задроссельное пространство обеих смесительных камер. При прикрытых дроссельных заслонках через отверстия 33 будет подсасываться воздух, что улучшит эмульсирование топлива. По мере открытия дроссельных заслонок будет возрастать разрежение у отверстий 33 и из них также будет поступать эмульсия, что обеспечит плавный переход работы двигателя с малой частоты вращения коленчатого вала к работе под нагрузкой.

Переход от холостого хода к малым и средним нагрузкам осуществляется увеличением открытия дроссельных заслонок. Система холостого хода плавно уменьшает подачу эмульсии. В это время возрастает скорость воздуха и разрежение в диффузорах, а, следовательно, вступает в работу главное дозирующее устройство. Топливо из поплавковой камеры поступает через главные жиклеры 1 и жиклеры 29 полной мощности. По пути топливо смешивается с воздухом, попадающим через воздушные жиклеры 8, и в виде эмульсии выходит через кольцевые щели малых диффузоров. Воздух, поступающий в распылители 9 через воздушные жиклеры 8 и жиклеры 7 системы холостого хода, замедляет повышение разрежения у главных жиклеров 1 и жиклеров 29 полной мощности. Благодаря этому тормозится вытекание топлива из главных жиклеров, и горючая смесь будет обедняться до необходимого состава.

При полной нагрузке двигателя обогащение смеси обеспечивается экономайзером. Как только дроссельные заслонки 30 будут находиться в положении, близком к их полному открытию, шток 21 нажмет на толкатель 20 и откроет шариковый клапан 19 экономайзера.

Открытие клапана увеличит приток топлива к жиклерам 29 полной мощности, смесь обогатится и двигатель разовьет полную мощность.

При резком открытии дроссельных заслонок кратковременное обогащение смеси, необходимое для быстрого разгона автомобиля, обеспечивается ускорительным насосом.

Резкое открытие дроссельных заслонок сопровождается быстрым перемещением вниз рычага 28, серьги 27 и тяги 24, а вместе с ней планки 22, которая через пружину быстро опускает шток 23 с поршнем 25. Давление под поршнем возрастает, обратный клапан 26 закрывается и открывается нагнетательный клапан 12. Топливо под давлением проходит через отверстие полого вала винта 13, а затем в виде тонких струй впрыскивается через отверстия 14 в смесительные камеры. Нагнетательный клапан 12 предотвращает поступление воздуха в колодец ускорительного насоса при быстром подъеме поршня 25 насоса, а также подсос топлива из колодца ускорительного насоса в смесительные камеры при большой частоте вращения коленчатого вала и постоянном положении дроссельных заслонок.

Передача усилий от планки 22 на поршень 25 ускорительного насоса через пружину необходима для затяжного впрыска топлива и предохранения деталей привода от возможных поломок при резком открытии дроссельных заслонок.

Воздушный фильтр. В воздухе, окружающем двигатель, всегда содержится пыль, количество которой изменяется в широких пределах, зависящих от местности, почвенных условий и климата.

Воздушный фильтр (рис. 7.8) состоит из корпуса 16, фильтрующего элемента 6, масмной ванны 2, крышки 12, переходника 1 для соединения с карбюратором и переходника 11 для прохода воздуха в воздушный фильтр. Стяжной винт 7 приварен к переходнику 1. Фильтрующий элемент вместе с крышкой укреплен на стяжном винте гайкой-барашком 8, а переходник 11 — винтом 9. При поступлении воздуха в горловину карбюратора и горючей смеси в щель впускного клапана возникает шум вследствие колебания газового потока.

Рис. 7.8. Воздушный фильтр двигателя автомобиля ЗИЛ-131 :

1, 11 — переходники; 2 — масляная ванна; З — отражатель; 4, 5, 10, 19 и 20 — уплотнительные прокладки; 6 — фильтрующий элемент; 7 — стяжной винт; 8 — гайка-барашек; 9 винт с барашком; 12 — крышка; 13 — патрубок отбора воздуха в компрессор; 14 — кольцевая щель; 15 — кольцевое окно; 16 — корпус фильтра; 17 — полость; 18 — корпус глушителя системы впуска; 21 — центральная труба

В качестве фильтрующего элемента применяют металлическую сетку, в процессе работы смачиваемую маслом. В настоящее время для изготовления сетки широко используют капроновое волокно. При работе двигателя воздух, поступающий в цилиндры, проходит в кольцевую щель 14, опускается вниз и, резко изменив направление, поступает через фильтрующий элемент 6 по центральной трубе в карбюратор. При изменении направления движения воздуха из него выделяются крупные механические примеси, улавливаемые маслом, находящимся в ванне 2. Мелкая пыль задерживается фильтрующим элементом. Капельки масла, захватываемые воздушным потоком из масляной ванны, переносятся на фильтрующий элемент. Масло постепенно стекает обратно, унося с собой пыль, осевшую на фильтрующем элементе. Через кольцевые окна 15 (см. рис. 7.8) масло стекает в ванну 2; большая часть масла сливается по наклонной плоскости отражателя, смывая с него пыль, и также попадает в ванну. Часть очищенного воздуха по патрубку 13 отводится в компрессор.

Фильтрующие элементы, выполненные из специального пористого материала (бумаги или картона), лучше очищают воздух и имеют меньшее сопротивление, чем инерционно-масляные фильтры. Однако техническое обслуживание инерционно-масляных фильтров весьма простое. Надо разобрать и промыть фильтрующий элемент в керосине до полного удаления грязи; затем окунуть элемент в чистое масло и дать ему стечь; собрать. При работе на особо пыльных дорогах обслуживание таких фильтрующих элементов надо проводить ежедневно.

Приборы систем поДачи топлива и выпуска отработавших газов

Топливный бак. На автомобиле может быть установлен один или несколько топливных баков, являющихся резервуарами для бензина. Объем топливного бака должен обеспечить пробег автомобиля без заправки, равный 300—600 км. Топливный бак 5 (рис. 8.8, а) состоит из двух сварных частей, отштампованных из освинцованной стали. Внутри бака имеются перегородки, устраняющие плескание топлива и повышающие жесткость конструкции. В верхнюю часть бака вварена заливная горловина 8, закрываемая пробкой 7. На верхней стенке топливного бака расположены датчик 4 указателя уровня топлива и кран 6, соединенный трубкой с фильтром-отстойником 1. Внутри бака находится трубка 17, имеющая в нижней части фильтр 18, а другим концом соединяющаяся с краном 6. В днище бака установлен отстойник, и в отверстие для спуска осевших на дно механических примесей и воды ввернута пробка.

Рис. 8.8. Топливный бак:

а — общий вид бака; б — открыт выпускной клапан; в — открыт впускной клапан; 1 фильтр-отстойник; 2 — кронштейн крепления бака; З — хомут крепления бака; 4 — датчик указателя уровня топлива в баке; 5 — топливный бак; 6 — кран; 7 — пробка бака; 8 — горловина; 9 — облицовка пробки; 10 — резиновая прокладка; 11 — корпус пробки; 12 — выпускной клапан; 13 — пружина выпускного клапана; 14 — впускной клапан; 15 — рычаг пробки бака; 16 — пружина впускного клапана; 17 — приемная трубка; 18 — сетчатый фильтр

На грузовых автомобилях топливные баки устанавливают при помощи хомутов З и кронштейнов 2 на левом или правом лонжероне рамы, под грузовой платформой или сиденьем водителя. Топливные баки снабжают герметичными пробками (рис. 9 б и в), соединяющими бак с атмосферой через специальные клапаны.

Корпус 11 пробки имеет отверстия (см. стрелки) для соединения топливного бака с атмосферой. Центральное отверстие корпуса является седлом выпускного клапана 12. Плотное соединение выпускного клапана с седлом обеспечено пружиной 13 и резиновой прокладкой, установленной под фланцем клапана. Пружина 16 прижимает впускной клапан 14 к седлу в корпусе выпускного клапана.

При работе двигателя из бака постепенно расходуется топливо, и при небольшом разрежении, равном примерно 2—4 кПа, в бак начинает поступать воздух. Он проходит через отверстия под облицовку 9 пробки, а затем, преодолевая сопротивление пружины 16, открывает впускной клапан 14 и поступает в бак. Если внутри бака давление увеличивается, то срабатывает выпускной клапан 12, открывающийся при давлении 110—118 кПа. Пары бензина через отверстия в пробке выходят в атмосферу. Пробка топливного бака плотно удерживается в горловине рычагами 15.

Топливные фильтры. В топливе содержатся механические примеси и вода, причем их количество может возрастать в зависимости от условий транспортирования и хранения топлива, способов заправки им топливных баков автомобилей. Механические примеси, и вода нарушают нормальную работу карбюратора и вызывают повышенный износ деталей двигателя. Для отделения от топлива воды и крупных механических примесей применяют отстойники, а для очистки топлива от мелких механических примесей — топливные фильтры тонкой очистки.

Фильтр-отстойник (рис. 9.8) состоит из корпуса З, отстойника 8 и фильтрующего элемента 6. Прокладка 2 уплотняет соединение корпуса с отстойником. Фильтрующий элемент собран из пластин 12 толщиной 0,14 мм. На них имеются отверстия 13 для прохода топлива, два отверстия 15 для установки пластин на стойках 7 и выступы 14 высотой 0,05 мм. Пакет пластин надет на стержень 10; пружиной 11 пластины плотно прижаты одна к другой и к корпусу. В собранном состоянии между пластинами остаются щели, через которые проходит топливо. В фильтр-отстойник топливо поступает по топливопроводу. Крупные механические примеси и вода, имеющиеся в топливе, собираются на дне отстойника и через отверстие, закрываемое пробкой 9, их периодически удаляют. Механические примеси задерживаются также на внешней поверхности фильтрующего элемента, а очищенное топливо поступает в полость корпуса и по топливопроводу 1 в топливный насос.

Рис. 9.8. Фильтр-отстойник:

1 — ТОПЛИВОПРОВОД к топливному насосу; 2 — прокладка корпуса; З — корпус-крышка; 4 — топливопровод от топливного бака; 5 — прокладка фильтрующего элемента; 6 — фильтрующий элемент; 7 — стойка; 8 — отстойник; 9 — сливная пробка; 10 — стержень фильтрующего элемента; 11 — пружина; 12 — пластина фильтрующего элемента; 13 — отверстие в пластине для прохода очищенного топлива; 14 — выступы на пластине; 15 — отверстие в пластине для стоек; 16 — заглушка; 17 — болт крепления корпуса-крышки

В системе питания двигателя ЗИЛ-131 кроме фильтров-отстойников устанавливают еще фильтры тонкой очистки топлива, которые располагают между топливным насосом и карбюратором. Фильтры тонкой очистки (рис. 10.8) работают одинаково. Они отличаются только фильтрующими элементами: один — сетчатый, а другой — керамический. Основными частями фильтра тонкой очистки являются корпус 1, стакан-отстойник 5 и фильтрующий элемент 4. Резиновая прокладка З, расположенная между корпусом, фильтрующим элементом и стаканом-отстойником, обеспечивает их плотное соединение. В прокладке есть прорези, выполненные по радиусу, для прохода топлива в полость стаканаотстойника.

Фильтрующий элемент представляет собой стакан, изготовленный из алюминиевого сплава. На внешней поверхности стакана имеются отверстия и ребра, на которые намотана латунная сетка и закреплена при помощи пружины на стакане. В собранном виде фильтр тонкой очистки удерживают скоба и винт 7.

Рис. 10.8. Фильтры тонкой очистки топлива с фильтрующими элементами:

а — сетчатым; б — керамическим; 1 — корпус; 2 — входное отверстие; З — прокладка; 4 фильтрующий элемент; 5 — съемный стакан-отстойник ; 6 — пружина; 7 — винт крепления стакана; 8 — канал для отвода топлива

Через входное отверстие 2 топливо поступает в стакан-отстойник, проходит через латунную сетку, оставляя на внешней поверхности механические примеси, а затем через отверстия поступает внутрь фильтрующего элемента и по каналу 8 — к карбюратору. Стакан-отстоЙник периодически снимают для очистки от воды и грязи, осевших на дно. Керамический фильтрующий элемент 4 снимают при техническом обслуживании, промывают ацетоном и продувают изнутри сжатым воздухом. Также поступают с сетчатым фильтрующим элементом, но промывают его в чистом неэтилированном бензине.

Большинство приборов системы питания двигателя соединяют между собой топливопроводами, изготовляемыми из медных, латунных или стальных трубок. На стальные трубки наносят антикоррозионное покрытие (олово, свинец или медь).

Топливный насос. Топливо из бака подается к карбюратору насосом. Наибольшее распространение на автомобильных двигателях получили мембранные топливные насосы (рис. 11.8), приводимые в действие от распределительного вала. Насос состоит из крышки 7, головки 5, корпуса 14 и механизма подачи топлива. Между корпусом и головкой закреплена мембрана 7, собранная на штоке 12 с двумя тарелками. В головке насоса установлено три впускных 6 и три выпускных 75 клапана. Насос приводится в действие при помощи специальной штанги от эксцентрика, расположенного на распределительном ваЛУ. Во время вращения распределительного вала эксцентрик набегает на штангу, и она, поднимаясь вверх, поворачивает коромысло 9. При этом противоположное плечо коромысла опускается вниз, увлекая шток 12 и соединенную с ним мембрану 7, и сжимает пружину 13. Мембрана прогибается, и над ней создается разрежение.

Топливо поступает в полость над мембраной через штуцер 17, сетчатый фильтр З и впускные клапаны 6. При дальнейшем повороте распределительного вала эксцентрик выходит из-под штанги, и она опускается вниз. Пружина 13 разжимается, и мембрана перемещается вверх. Вследствие этого впускные клапаны закрываются, а выпускные клапаны 75 открываются. Топливо через штуцер 16 по топливопроводу направляется в фильтр тонкой очистки.

Рис. 11.8. Топливный насос:

1 — крышка; 2 — соединительный винт; З — сетчатый фильтр; 4 — резиновая прокладка; 5 — головка насоса; 6 — впускной клапан; 7 — мембрана; 8 — возвратная пружина коромысла; 9 — коромысло; 10 — рычаг ручной подкачки топлива; 11 — упорная шайба; 12 шток; 13 — пружина мембраны; 14 — корпус насоса; 15 — выпускной клапан; 16 — штуцер для отвода топлива; 17 — штуцер для подвода топлива; 18 — контрольное отверстие

Топливо в карбюратор поступает равномерно, так как резкость пульсации при перекачке топлива насосом гасится упругой воздушной подушкой над нагнетательными клапанами. Количество топлива, подаваемого топливным насосом к карбюратору, зависит от хода мембраны и изменяется автоматически. Если поплавковая камера карбюратора заполнена топливом, то мембрана находится в крайнем нижнем положении. Плечо коромысла 9, действующего на шток через текстолитовую упорную шайбу 1 1, опущено вниз, а противоположное плечо поднято вверх, и штанга привода насоса перемещается вхолостую.

Сила пружины мембраны меньше силы сопротивления игольчатого клапана, который вместе с поплавком регулирует поступление топлива в поплавковую камеру карбюратора. По мере расхода топлива игольчатый клапан карбюратора открывается, и мембрана, прогибаясь вверх, подает в карбюратор очередную порцию топлива.

Для наполнения поплавковой камеры карбюратора топливом, когда двигатель не работает (перед пуском, после продолжительной стоянки, ремонта, после снятия карбюратора или топливного насоса), насос имеет устройство, позволяющее подавать топливо вручную. Для этой цели служит рычаг 10 с возвратной пружиной. Когда этот рычаг поворачивают при ручной подкачке топлива, то приводят в действие мембрану насоса, и топливо подается в карбюратор. В случае выхода из строя мембраны насоса (трещина, обрыв и т.

п.) топливо поступает в нижнюю полость корпуса и вытекает из контрольного отверстия 18.

Приборы системы питания Дизия

Фильтр грубой очистки топлива (рис. 12.8) предназначен для предварительной очистки топлива.

Рис. 12.8. Фильтр грубой очистки топлива:

1 — пробка сливного отверстия; 2, 9 — уплотнительные шайбы; З фильтрующий элемент; 4 — корпус; 5 — фланец корпуса; 6 — прокладка крышки; 7 крышка; 8 пробка

Он установлен в подкапотном пространстве на переднем щите кабины с правой стороны. Фильтр состоит из стального штампованного корпуса 4 цилиндрической формы, литой чугунной крышки 7 и фильтрующего элемента З. Для обеспечения герметичности соединения крышки и корпуса между ними установлена прокладка 6, изготовленная из маслостойкой резины. Крышка и корпус соединяются четырьмя болтами, завернутыми в чугунный фланец 5.

Фильтрующий элемент З представляет собой сетчатый каркас с навитым на него ворсистым хлопковым шнуром. В корпусе фильтрующий элемент фиксируется специальной розеткой, в крышке коническим выступом, с торцов он поджат кольцевыми выступами корпуса и крышки. Для слива отстоя топлива в нижней части корпуса предусмотрено отверстие в бобышке, закрытое сливной пробкой 1. Фильтр заполняется топливом после замены элемента через верхнее отверстие в крышке, закрытое пробкой 8.

При промывке фильтрующего элемента его первоначальные свойства не восстанавливаются, поэтому его нужно заменить новым.

Фильтр тонкой очистки топлива (рис. 13.8) предназначен для дополнительной очистки топлива от очень мелких частиц размером менее 4—5 мкм, не задержанных фильтром предварительной очистки. Фильтр установлен между топливоподкачивающим насосом и насосом высокого давления и закреплен на верхней крышке блока цилиндров двумя болтами. Фильтр состоит из стального штампованного корпуса 7, в основание которого вварен стержень 8, литой чугунной крышки 16 и фильтрующего элемента 6. Крышка и корпус уплотнены между собой паронитовой прокладкой 15 и соединены болтом 12.

Рис. 13.8. Фильтр тонкой очистки топлива:

1 — пробка сливного отверстия; 2, 10, 13 — уплотнительные шайбы; З — пружина фильтрующего элемента; 4 — опорная шайба; 5, 14, 15 — уплотнительные прокладки; 6 фильтрующий элемент; 7 — корпус; 8 стержень; 9 — пробка; 11 — жиклер; 12 болт; 16 — крышка

Фильтрующий элемент — сменный, он выполнен в виде стального сварного каркаса с большим числом отверстий. Каркас обмотан ситцевой обверткой, на которую наложен толстый слой фильтрующей массы из древесной муки, пропитанной связующим минеральным веществом — пульвербакелитом. Благодаря этому древесная масса становится твердой и пористой. Поверхность ее покрыта слоем марлевой ленты. К нижнему торцу элемента нитрошпатлевкой приклеен стальной фланец каркаса, служащий упором для пружины З, которая прижимает элемент к крышке через уплотнительную резиновую прокладку 14.

В крышке корпуса фильтра имеются подводящий и отводящий каналы и установлен специальный жиклер 11 с диаметром проходного сечения 0,4—0,5 мм, через который излишки топлива вместе с пузырьками воздуха возвращаются в топливный бак. Для слива отстоя топлива в основании стержня корпуса выполнен канал, в который ввернута сливная пробка 1 с медной шайбой 2.

Загрязненный фильтрующий элемент нужно заменить новым.

ТопливопоДкачивающий насос (топливный насос низкого Давления) двигателя ЯМЗ-2З8 поршневого типа. Он обеспечивает подачу топлива к насосу высокого давления.

Поршень 10 насоса (рис. 14.8, б) перемещается вверх под действием ролика 2 толкателя, приводимого от эксцентрика 1 кулачкового вала топливного насоса высокого давления, а вниз — усилием пружины 9 поршня.

Рис. 14.8. Схема топливоподкачивающего насоса:

а — всасывание; б — нагнетание; 1 эксцентрик кулачкового вала насоса высокого давления; 2 — ролик толкателя; З — поршень толкателя; 4, 7,9, 11 — пружины; 5 — шток, 6 впускной клапан; 8 — дренажный канал; 10 — поршень насоса; 12 — нагнетательный клапан; 13 — ручной насос; А — из топливного бака, Б — к фильтру тонкой очистки

При движении поршня вниз над ним создается разрежение, и топливо через впускной клапан 6 поступает в полость над поршнем. Нагнетательный клапан 12 при этом закрыт (рис. 14.8, а).

Во время подъема поршня 10 давлением топлива открывается нагнетательный клапан 12. Топливо поступает к фильтру тонкой очистки и частично в полость под поршнем 10. При последующем движении поршня 10 вниз топливо из-под поршня вытесняется в фильтр тонкой очистки и далее к топливному насосу высокого давления.

При малом расходе топлива под поршнем 10 насоса создается избыточное давление, и он не доходит до крайнего нижнего положения. Следовательно, подача топлива автоматически уменьшается.

Дренажный канал 8 отводит топливо, стекающее по штоку 5 во всасывающую полость насоса. Этим предотвращается разжижение масла в картере топливного насоса высокого давления.

Ручным насосом 13 заполняют систему питания топливом при неработающем двигателе и удаляют воздух из системы.

Топливный насос высокого Давления служит для подачи под большим давлением (до 16,5 МПа) одинаковых порций топлива в цилиндры двигателя в соответствии с порядком их работы.

Основными деталями каждой секции насоса являются плунжер 9 (рис. 15.8) и гильза 10, подобранные с зазором в сопряжении 0,001—0,002 мм. Плунжер перемещается вверх с помощью роликового толкателя З при повороте кулачкового вала 2. В исходное положение плунжер возвращается пружиной 6. Кулачковый вал имеет шестеренчатый привод от распределительного вала двигателя.

При нижнем положении плунжера 2 (рис. 16.8, а) входное отверстие 7 гильзы 1 открыто и топливо, нагнетаемое топливоподкачивающим насосом, заполняет надплунжерное пространство. Когда плунжер 2 при перемещении вверх перекроет отверстие 7 гильзы, в надплунжерном пространстве резко повысится давление, откроется нагнетательный клапан 6 (рис. 16.8, б), топливо поступит в форсунку.

Рис. 15.8. Топливный насос высокого давления:

1 — топливоподкачивающий насос; 2 — кулачковый вал; З — роликовый толкатель; 4 автоматическая муфта опережения впрыска топлива; 5 груз муфты; 6 — пружина ПЛУНжера; 7 — зубчатая рейка; 8 — зубчатый сектор; 9 — плунжер; 10 — гильза; 11 — нагнетательный клапан; 12 — штуцер; 13 — пробка для выпуска воздуха; 14 — ручной насос; 15 — регуштор частоты вращения коленчатого вала двигателя

Рис. 16.8. Схема работы секции топливного насоса высокого давления:

а — заполнение гильзы топливом; б — начало подачи; в — конец подачи; г — полная подача; д — подачи топлива нет; 1 — гильза; 2 — плунжер; З — винтовая канавка плунжера; 4 вертикальный канал плунжера; 5 — выходное отверстие гильзы; 6 — нагнетательный клапан; 7 — входное отверстие гильзы; 8 — горизонтальный канал плунжера

Подача топлива продолжается до момента подхода верхней кромки винтовой канавки З (рис. 16.8, в) плунжера к выходному отверстию 5 гильзы. При дальнейшем движении плунжер вытесняет топливо из надплунжерного пространства через канал 4 и горизонтальный канал плунжера винтовую канавку З в отверстие 5, а из него по каналу в корпусе насоса высокого давления через перепускной клапан в топливный бак. Давление топлива в гильзе резко снижается, и нагнетательный клапан 6 под действием пружины и давления топлива быстро закроется. Когда плунжер 2 опускается вниз, торец его открывает входное отверстие 7 гильзы и надплунжерное пространство заполняется топливом.

Количество топлива, подаваемого секцией топливного насоса высокого давления к форсунке, изменяется поворотом плунжера в гильзе с помощью зубчатой рейки 7 (см. рис. 15.8) и зубчатых секторов 8, связанных с плунжерами. Зубчатая рейка перемещается вдоль корпуса насоса от воздействия регулятора 15 частоты вращения коленчатого вала и педали управления подачей топлива. Рейка при перемещении поворачивает зубчатые секторы, а, следовательно, и плунжеры.

В зависимости от угла поворота плунжера 2 (рис. 16.8, г) изменяется расстояние, проходимое плунжером от момента перекрытия входного отверстия 7 гильзы до момента открытия отсечной кромкой винтовой канавки З выходного отверстия 5 гильзы. В результате изменяется продолжительность впрыска и, следовательно, количество топлива, подаваемого в цилиндр двигателя.

Для остановки двигателя прекращают подачу топлива. При этом с помощью зубчатой рейки устанавливают плунжеры в гильзах так, чтобы горизонтальный канал, 8 плунжера (рис. 16.8, д) был обращен к выходному отверстию 5 гильзы. В этом случае при перемещении плунжера вверх все топливо перетекает из надплунжерного пространства по каналу 8 к отверстию 5, а затем — в топливный бак.

Автоматическая муфта опережения впрыскивания топлива. Автоматическая муфта (рис. 17.8) изменяет угол опережения впрыскивания топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. При использовании автоматической муфты повышается экономичность дизеля при различных режимах работы, и улучшаются условия его пуска. Муфта установлена на переднем конце кулачкового вала топливного насоса высокого давления.

4 6)

2

949-

$9

Рис. 17.8. Автоматическая муфта опережения впрыскивания топлива:

а — конструкция; б — детали; 1 — ведомая полумуфта; 2 — ось груза; З — уплотнительное кольцо; 4 — пружина; 5 ведущая полумуфта; 6 — винт; 7 — втулка ведущей полумуфты; 8, 12 — самоподжимные сальники; 9 — гайка крепления муфты; 10 — ступица ведомой полумуфты; 11 — шип; 13 — корпус; 14 — палец ведущей полумуфты; 15 груз; 16 — пружинная шайба; 17 — шпонка; 18 — кулачковый вал топливного насоса; 19 — проставка; А криволинейная поверхность груза

Муфта опережения впрыскивания топлива дизеля ЯМЗ-2З6 состоит из следующих деталей: ведущей полумуфты 5 с пальцами 14 и шипами 11; ведомой полумуфты 1 с осями 2 грузов 15; корпуса 13; двух пружин 4 с шайбами. Ведущая полумуфта надета на ступицу 10 ведомой полумуфты и может на ней поворачиваться. В ведущую полумуфту запрессованы втулка 7 и самоподжимной сальник 8. При сборке муфты корпус 13 навертывают на ведомую полумуфту. Для уплотнения соединения ведущей полумуфты с корпусом в него запрессован самоподжимной сальник 12. Два груза, шарнирно установленные на осях 2, имеют криволинейную поверхность А, на которую через проставки 19 опираются пальцы 14 ведущей полумуфты. Движение от ведущей полумуфты на ведомую передается через два груза. Ведомая полумуфта, укрепленная на кулачковом валу топливного насоса при помощи шпонки 17, удерживается от смещения гайкой 9, навернутой на конец вала 18.

Во время работы двигателя ведущая полумуфта пальцами 14 через проставки 19 нажимает на криволинейную поверхность А грузов 15. Вследствие этого сила через оси 2 передается ведомой полумуфте 7, а от нее кулачковому валу насоса. При увеличении частоты вращения коленчатого вала грузы, преодолевая сопротивление пружин, расходятся под действием возникающих центробежных сил. При расхождении грузы поворачиваются вокруг осей ведомой полумуфты, и проставки скользят по криволинейной поверхности грузов. В этом случае расстояние между осями грузов и пальцами ведущей полумуфты уменьшается, пружины сжимаются, и ведомая полумуфта поворачивается по ходу вращения вместе с кулачковым валом. В результате этого топливо поступает в цилиндры двигателя раньше, т. е. увеличивается угол опережения впрыскивания топлива.

При уменьшении частоты вращения коленчатого вала грузы сходятся, пружины разжимаются и повертывают ведомую полумуфту в противоположную сторону (против вращения кулачкового вала), что вызывает уменьшение угла опережения впрыскивания топлива.

Автоматическая муфта увеличивает угол опережения впрыскивания топлива на 10— 14⁰ по сравнению с углом поворота коленчатого вала и на 5—7⁰ по сравнению с углом поворота кулачкового вала насоса.

Регулятор частоты вращения коленчатого вала. Регулятор изменяет подачу топлива в зависимости от нагрузки двигателя, поддерживая заданную водителем частоту вращения коленчатого вала. Регулятор называется всережимным, так как может автоматически поддерживать любую заданную водителем частоту вращения коленчатого вала и ограничивать ее максимальное значение. Ограничение максимальной частоты вращения коленчатого вала вызвано необходимостью предохранения деталей дизеля от быстрого изнашивания и чрезмерных нагрузок, а ограничение слишком малой частоты вращения ухудшением подачи топлива и смесеобразования.

Форсунка. Насос подает топливо в камеру сгорания через форсунки, которые обеспечивают поступление топлива в камеру сгорания при определенном давлении и в мелкораспыленном виде. На дизеле ЯМЗ-2З8 применяют закрытые бесштифтовые форсунки (рис. 18.8). Форсунку называют закрытой, так как отверстия (сопла) в распылителе 4 закрыты иглой 1 и только в момент впрыскивания топлива сообщаются с камерой сгорания. Для выхода топлива распылитель имеет четыре отверстия диаметром 0,34 мм.

Форсунку на дизеле ЯМЗ-2З8 устанавливают в латунный стакан 24 (см. рис. 18.8) головки 25 блока. Под торцом накидной гайки 5 крепления распылителя имеется медная шайба 2, предотвращающая прорыв газов. Каждая форсунка укреплена скобой, имеющей лапки, которые опираются на буртик колпака 15. В месте соединения штуцера 20 форсунки с головкой блока и колпаком головки установлен резиновый уплотнитель 19. Накидная гайка 5 прижимает тщательно притертые поверхности торцов распылителя и корпуса 8 форсунки, обеспечивая необходимую герметичность соединения. Внутри корпуса форсунки проходит штанга 9, на верхнем конце которой закреплена тарелка 10. Пружина 11 упираясь одним концом в винт 12, а другим в тарелку 10, через штангу 9 прижимает иглу 1 к распылителю. В штангу с нижней стороны запрессован шарик 7 для плотной посадки иглы на седло. Винт 12 ввернут в стакан 13 пружины, закреплен от самоотвертывания контргайкой 14 и закрыт колпаком 15. В корпус 8 форсунки запрессовано два штифта 6 для правильной установки распылителя.

Рис. 18.8. Форсунка дизеля ЯМЗ-2З8:

1 — игла распылителя; 2 — медная шайба; З — кольцевая полость; 4 — распылитель; 5 накидная гайка; 6 — штифт; 7 — шарик; 8 — корпус; 9 — штанга; 10 — тарелка пружины; 11 пружина; 12 — регулировочный винт; 13 — стакан пружины; 14 — контргайка; 15 — колпак; 16 — прокладка; 17 — втулка; 18 — сетчатый фильтр; 19 — уплотнитель штуцера; 20 — штуцер; 21, 23 — каналы; 22 — кольцевая проточка; 24 — латунный стакан; 25 — головка блока цилиндров; 26 — проставка; 27 — уплотнительное кольцо; 28 — регулировочные шайбы; 29 опорная шайба

Топливо подводится к форсунке через штуцер 20 с сетчатым фильтром 18 и поступает по наклонному каналу 21 в кольцевую проточку 22 на распылителе. Затем топливо по трем каналам 23 проходит в кольцевую полость З, расположенную под утолщенной частью иглы. Топливо, поступающее в полость З, находится под давлением, создаваемым насосом, и, в свою очередь, воздействует на нижний конус иглы. Отверстия распылителя открываются тогда, когда давление топлива в полости З и на нижнем конце иглы превысит сопротивление пружины 11. В этот момент топливо впрыскивается в камеру сгорания. После впрыскивания топлива давление в полости З снижается, и под действием пружины игла плотно садится на седло в распылителе.

Затяжку пружины 11 можно изменять регулировочным винтом 12 при ослабленной контргайке 14. Более сильная затяжка пружины приводит к повышению давления и запаздыванию впрыскивания, а менее сильная — к уменьшению давления и опережению впрыскивания. Топливо, которое просочилось между иглой и распылителем, отводится в полость пружины, затем через отверстие в стакане 13 поступает в сливную трубку, соединенную с отверстиями колпака 15 форсунки.

Лекция 9.

Тема .N2 З Поршневые двигатели внутреннего сгорания

Занятие № 4 Устройство системы смазки двигателей внутреннего сгорания

Учебный вопрос № 1 Устройство систем смазки двигателей ЗИЛ-131, ЯМЗ-2З8, в-401

Назначение, устройство и работа системы смазки двигателей

Смазочная система служит для подвода масла к трущимся поверхностям деталей, что уменьшает трение между ними и их износ, а также позволяет снизить потери мощности двигателя на преодоление сил трения. Во время работы двигателя масло, вводимое между деталями, непрерывно циркулирует, охлаждает детали, предохраняет их от коррозионного разрушения и уносит продукты их изнашивания. Тонкий же слой масла, находящийся на поршнях, поршневых кольцах и цилиндрах, не только снижает их износ, но и улучшает компрессию двигателя.

Автомобильные двигатели имеют комбинированную смазочную систему. Под давлением масло подводится к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, к подшипникам распределительного вала, толкателей и коромысел клапанов, к втулкам верхней головки шатуна, к сферическим опорам штанг толкателей, к подшипникам масмного насоса и промежуточной шестерни его привода. Система смазки двигателя питает маслом и трущиеся поверхности компрессора: под давлением оно поступает в его шатунные подшипники по трубке, подключенной к центральному каналу. К остальным трущимся поверхностям двигателя масло подается разбрызгиванием или самотеком. Зеркало цилиндров и кулачки распределительного вала смазываются маслом, вытекающим из подшипников коленчатого вала. Движущимися шатунами и кривошипами коленчатого вала масло разбрызгивается, а образовавшийся масляный туман оседает на стенках цилиндров и кулачках распределительного вала. Шестерни привода агрегатов и подшипники качения смазываются маслом, стекающим из компрессора, и оседающей масляной пылью.

Схемы системы смазки двигателей

При работе системы смазки ЯМЗ-2З8 (рис. 1.9), масло из поддона 13 засасывается масляным насосом через заборник 12 с сетчатым фильтром и направляется далее двумя потоками по каналам двигателя к трущимся поверхностям деталей и в воздушномасляный радиатор. Поддон двигателя 13, штампованный из листовой стали, крепится к нижней части блока цилиндров болтами и уплотняется резиновой прокладкой толщиной 2,5 мм.

Радиаторная секция 17 насоса подает масло в радиатор 1, который установлен перед радиатором системы охлаждения. Масло, охлажденное в радиаторе воздушным потоком, сливается обратно в поддон. Через масляный радиатор пропускается примерно 20 ⁰ 0 масла. Радиатор можно отключать с помощью крана 14, установленного с левой стороны блока на маслоподводящей магистрали.

Основная, нагнетающая секция 18 масляного насоса обеспечивает циркуляцию масла в системе смазки двигателя. Она создает давление в системе в пределах 4—7 кг/см 2. Масло из насоса по вертикальному каналу 5 в передней стенке блока поступает в фильтр З грубой очистки масла, который включен в масляную систему последовательно, т. е. через него проходит все масло, нагнетаемое насосом. Из фильтра основное количество масла подается по вертикальному каналу 6 в центральный горизонтальный канал 9, а часть масла, приблизительно 10 ⁰ 0, поступает в фильтр 4 центробежной очистки, откуда оно непрерывно сливается в поддон.

Из центрального горизонтального канала масло подается по сверлениям в поперечных стенках к коренным подшипникам коленчатого вала и подшипникам распределительного вала. От коренных подшипников по сверлениям в коленчатом валу масло поступает в шатунные подшипники, а из них — в верхнюю головку шатуна по сверлению в теле шатуна. Шатунные шейки имеют внутри наклеенные масляные полости, в которых масло дополнительно очищается от тяжелых механических частиц.

Рис. 1.9. Схема системы смазки двигателя ЯМЗ-2З8:

1 — масляные радиаторы; 2 — перепускной клапан масляного фильтра; З — масляный фильтр грубой очистки; 4 — фильтр центробежной (тонкой) очистки масла; 5 — вертикальный канал подачи масла от насоса к фильтру; 6 — центральный вертикальный канал; 7 канал слива масла в поддон; 8 — маслозаливная горловина; 9 — центральный горизонтальный канал; 10 — дифференциальный клапан; 11 — масляный манометр; 12 — маслозаборник; 13 — поддон; 14 — кран отключения масляных радиаторов; 15 — предохранительный клапан радиаторной секции; 16 — редукционный клапан; 17 — радиаторная секция масляного насост, 18 — основная (нагнетающая) секция масляного насоса

Через передний подшипник распределительного вала при совпадении каналов в шейке и опоре масло подается в полую ось толкателей, а из нее — к подшипникам толкателей, далее по сверлению в теле каждого толкателя к сферическим опорам штанг и через полые штанги — к подшипникам коромысел клапанов.

Давление масла в системе контролируется по масляному манометру 1 1 типа МД 103. При минимальной частоте вращения коленчатого вала оно должно быть не менее 1 кг/см2 при максимальной — в пределах 4—7 кг/см ² . Уровень масла контролируется щупом, установленным на левой стенке передней крышки.

Нормальная работа системы смазки обеспечивается редукционным, предохранительным, дифференциальным и перепускным клапанами.

Особенностью смазочной системы Двигатия ЗИЛ-131 (рис. 2.9) является наличие двухсекционного насоса и фильтра центробежной очистки масла — центрифуги. Верхняя секция масляного насоса имеет зубчатые колеса большего размера, чем нижняя секция, поэтому верхняя секция является основной, а нижняя — дополнительной. Во время работы двигателя верхняя секция масляного насоса З по маслопроводу 4 нагнетает масло в полнопоточную центрифугу 8. Далее масло поступает в маслораспределительную камеру 5, расположенную в задней перегородке блока цилиндров. Из камеры масло нагнетается в левый 11 и правый 21 магистральные каналы, а из них поступает к коренным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительного вала и толкателям. В коленчатом валу имеются каналы 18 для подачи масла к шатунным шейкам. Средняя (третья) опорная шейка распределительного вала имеет три отверстия. При их совпадении с отверстиями в блоке цилиндров масло пульсирующим потоком поступает по каналам к головкам блока, затем по отверстиям в стойках в полые оси 24 коромысел. Масло смазывает бронзовые втулки ступиц коромысел и далее поступает к регулировочному винту и верхнему наконечнику штанги. Бойки коромысел и стержни клапанов смазываются масляным туманом или маслом, поступающим самотеком.

Рис. 2.9. Схема смазочной системы двигателя автомобиля ЗИЛ-131 :

а — общая схема; б — подача масла в ось коромысла; в — смазывание регулировочного винта и верхнего наконечника штанги; г — смазывание стенок цилиндра; 1 — трубопровод подачи масла в масляный радиатор; 2 — кран включения масляного радиатора; З — масляный насос; 4 — маслопровод от насоса к центрифуге; 5 — маслораспределительная камера; 6 — указатель давления масла (манометр); 7 — контрольная лампа аварийного снижения давления масла; 8 — полнопоточная центрифуга; 9 — воздушный фильтр; 10 — кривошипношатунная группа компрессора (смазывание разбрызгиванием); 11 — левый магистральный канал; 12 — трубопровод подачи масла для смазывания компрессора; 13 — трубка для слива масла из компрессора; 14 — масляный радиатор; 15 — трубопровод для слива масла из радиатора; 16 — зубчатое колесо распределительного вала; 17 — зубчатое колесо коленчатого вала; 18 — канал, соединяющий коренную шейку с шатунной; 19 — грязеуловительная полость; 20 — поддон; 21 — правый магистральный канал; 22 — маслоприемник; 23 — канал в стойке оси; 24 — полая ось коромысла; 25 — отверстие в шатуне для подачи масла на стенку цилиндра при пуске холодного двигателя при температуре окружающего воздуха ниже тс.

Из правого магистрального канала по трубопроводу 12 масло подается к компрессору, откуда по трубке 13 сливается в поддон двигателя. Нижняя секция масляного насоса при открытом кране 2 нагнетает масло по трубопроводу 1 в масляный радиатор 14, из которого оно по трубопроводу 15 сливается в поддон 20. Масляный радиатор воздушного охлаждения установлен перед основным радиатором системы охлаждения. Он выполнен из алюминиевой трубки, имеющей ребра для увеличения площади поверхности охлаждения. Масляный радиатор двигателя автомобиля ЗИЛ-131 должен быть постоянно включен, и отключать его следует только при пуске холодного двигателя при температуре окружающего воздуха ниже 0 ^о с.

При снижении давления в смазочной системе 0,6—0,3 кг/см на щитке приборов загорается контрольная лампа 7 с линзой красного цвета. В корпусе центрифуги установлен перепускной клапан, отрегулированный на перепад давлений 1 кг/см . Клапан предназначен для перепуска масла в распределительную камеру при увеличенном его расходе вследствие износа подшипников двигателя.

При движении автомобиля ЗИЛ-131 со скоростью 40 км/ч давление в смазочной системе нового двигателя должно составлять 2—4 кг/см . Если указанные двигатели не прогреты, то давление повышается до 4,5—5,5 кг/см 2.

Назначение, устройство и работа основных приборов системы смазки двигателей

Насос

Схема работы шестеренного масляного насоса показана на рис. 3.9.

Рис. 3.9. Схема работы шестеренного насоса:

1 — редукционный клапан; 2 — подводящий канал; З — ведомое зубчатое колесо; 4 корпус насоса; 5 отводящий канал; 6 — ведущее зубчатое колесо

В корпусе 4 с минимальными зазорами установлены два зубчатых колеса, ведомое З и ведущее 6. При работе насоса зубчатые колеса вращаются в направлениях, показанных стрелками. Масло, поступающее к насосу по каналу 2, заполняет впадины между зубьями колес и переносится ими к отводящему каналу 5.

Шестеренные масляные насосы устанавливают в поддоне (двигатели ЯМЗ и др.) или снаружи блока цилиндров (двигатели ЗИЛ-131 и др.).

Мастный насос Двигатия ЯМЗ-2З8 (рис. 4.9) установлен на крышке переднего коренного подшипника с помощью двух шпилек с гайками и фиксируется двумя штифтами, запрессованными в опорную площадку корпуса 7.

В насосе две секции — основная и радиаторная, в каждой из них по две шестерни, изготовленные из стали 40Х. Между корпусами установлена проставка 14. Со стороны всасывания в проставке сделано отверстие, которое соединяет всасывающие полости обеих секций с одним маслозаборником. Оба корпуса и проставка фиксируются втулками 12 и стягиваются четырьмя болтами 24.

Ведущие шестерни 9 и 10 основной и радиаторной секций напрессованы на ведущий валик 13 и фиксируются соответственно шпонкой 8 и шариком 11. Ведомые шестерни 25 и 15 напрессованы на ось 23 так же, как и ведущие, но не фиксируются на ней. Валик и ось вращаются в бронзовых втулках 17, запрессованных в корпусы насоса.

К передней части корпуса 7, обработанной концентрично отверстию под ведущий валик, фиксируется ось 5 промежуточной шестерни привода масляного насоса. Ось крепится к корпусу специальным болтом 6 (М 12). На цилиндрической цапфе оси устанавливается промежуточная шестерня 1, в отверстие которой запрессована бронзовая втулка 2. Для обеспечения смазки подшипника промежуточной шестерни подводится масло от основной секции насоса по специальным каналам в оси и корпусе. Осевое перемещение шестерни ограничивается упорным фланцем З, установленным в расточке оси, зафиксированным штифтом и закрепленным болтом 4.

Рис. 4.9. Масляный насос двигателя ЯМЗ-2З8:

1 — промежуточная шестерня привода масляного насоса; 2 — втулка шестерни; З упорный фланец; 4 — болт крепления упорного фланца; 5 — ось промежуточной шестерни; 6 — болт оси; 7 — корпус нагнетающей секции; 8 — шпонка ведущей шестерни; 9 — ведущая шестерня основной секции; 10 — ведущая шестерня радиаторной секции; 1 1 стопорный шарик; 12 — установочная втулка; 13 — ведущий валик; 14 — проставка между основной и радиаторной секциями; 15 ведомая шестерня радиаторной секции; 16 — корпус радиаторной секции; 17 — втулка ведущего валика; 18 — предохранительный клапан; 19 — пружина предохранительного клапана; 20, 29 — колпачки; 21 — шплинты; 22 — корпус предохранительного клапана; 23 — ось ведомых шестерен; 24 — стяжной болт; 25 — ведомая шестерня основной секции; 26 — редукционный клапан; 27 — пружина редукционного клапана; 28 — регулировочные шайбы; 30 — корпус редукционного клапана; 31 ведомая шестерня привода насоса; 32 — шпонка

На переднем конце ведущего валика напрессована ведомая шестерня 31 привода масляного насоса. Шестерня зафиксирована на валике сегментной шпонкой.

С задним торцом корпуса радиаторной секции соединена всасывающая трубка с закрепленным на ее противоположном конце сетчатым маслозаборником. Рядом с ней крепится отводящая трубка радиаторной секции. К фланцу на корпусе основной секции прикреплена трубка, соединяющая полость нагнетания основной секции с вертикальным каналом блока цилиндров. На левой стороне насоса устанавливаются редукционный и предохранительный клапаны соответственно на основной и радиаторной секциях.

Производительность основной секции масляного насоса при давлении в системе смазки 6+0,5 кг/см составляет не менее 14 Тмин. Производительность радиаторной секции при том же режиме и давлении масла на выходе 0,5+0,2 кг/см равна 2,5 Тмин.

Редукционный клапан 26 (см. рис. 4.9) 16 (см. рис. 1.9) плунжерного типа установлен в корпусе нагнетающей секции масляного насоса. Он предназначен для снижения давления масла в корпусе насоса при пуске двигателя, особенно в холодное время, когда непрогретое масло имеет большую вязкость. Этим ограничиваются нагрузки на детали насоса и его привода. Клапан отрегулирован на давление 7,0—7,5 кг/см² . Давление открытия клапана регулируется шайбами 28, которые устанавливаются между колпачком 29 и пружиной. Допускается ставить не более пяти регулировочных шайб.

Предохранительный клапан 15 (см. рис. 1.9) плунжерного типа предназначен для отключения масляного радиатора при пуске двигателя в холодное время или в случае его засорения. Этим предотвращается разрушение маслопроводов и радиаторов. Клапан установлен в корпусе радиаторной секции масляного насоса и отрегулирован на давление 0,8— 1,2 кг/см . Устройство предохранительного клапана аналогично устройству редукционного клапана, от которого он отличается размерами деталей и меньшей жесткостью пружины. Регулировка предохранительного клапана не предусмотрена.

Дифференциальный клапан 10 (см. рис. 1.9) плунжерного типа предназначен для стабИЛИЗЩИИ давления масла в системе смазки и разгрузки масляного насоса путем отвода части объема, нагнетаемого насосом масла в поддон двигателя.

Перепускной юшпан 2 (см. рис. 1.9) плунжерного типа предназначен для обеспечения бесперебойной подачи масла в центральную масляную магистраль в случае частичного или полного засорения фильтра грубой очистки масла, а также при пуске двигателя на холодном масле, когда сопротивление фильтра значительно возрастает и он не может пропускать достаточное количество масла для смазки подшипников. Клапан установлен в корпусе фильтра грубой очистки масла и отрегулирован на давление 2,0—2,5 кг/см . Регулировка клапана аналогична регулировке редукционного клапана.

Если в процессе эксплуатации будет обнаружено заедание редукционного, предохранительного или дифференциального клапанов, их необходимо вывернуть, отогнув предварительно замковые шайбы, промыть в дизельном топливе, не разбирая, и установить на место.

Мастный насос Двигатия ЗИЛ-131 (рис. 5.9) приводится в движение зубчатым колесом, расположенным на заднем конце распределительного вала и входящим в зацепление с колесом, которое установлено на промежуточном валу (см. рис. 2.9). Выступ промежуточного вала входит в паз вала 5 (рис. 5.9, а) масляного насоса, а в паз промежуточного вала на верхнем конце входит выступ валика распределителя зажигания (см. рис. 2.9).

Масляный насос — двухсекционный, расположен с правой стороны блока цилиндров. В корпусе 6 верхней секции (см. рис. 5.9, а) насоса находятся ведущее колесо 7, укрепленное на валу 5 при помощи шпонки и стопорного кольца 8, ведомое колесо 4, свободно вращающееся на оси. В корпусе нижней секции также расположены два зубчатых колеса: ведущее 11, закрепленное шпонкой на валу, и ведомое 12, свободно вращающееся на оси, запрессованной в корпус.

Крышка 9 масляного насоса является одновременно разъединительной пластиной, при установке которой с обеих ее сторон образуются две отдельные секции насоса. Прокладки З создают плотное соединение секций с крышкой. Штифт 10 служит для правильной установки крышки и корпуса. В крышке насоса расположен редукционный клапан 13 верхней секции насоса. Когда давление в нагнетательной полости превысит 3,2 кг/см , открывается редукционный клапан, отрегулированный на это давление, и масло перетекает во всасывающую полость (рис. 5.9, б). В корпусе нижней секции (см. рис. 5.9, а) установлен редукционный клапан 15, отрегулированный на давление 1,2 кг/см 2.

Маслоприемники. Чтобы масляные насосы могли забирать масло из поддона двигателя, их снабжают неподвижными маслоприемниками (реже плавающими). Они расположены в нижней части поддона, и воздух через них, как правило, не может попасть в смазочную систему. Маслоприемник насоса является первичным фильтром, так как масло может попасть внутрь трубки 19 (рис. 5.9, в) только пройдя через фильтрующую сетку 21. Сетка удерживается в корпусе 18 пружиной 20. На корпусе есть ребра, в которые кромкой упирается сетка, образуя щели между нею и корпусом. Если фильтрующая сетка засорена, то масло поступает в трубку 19 через щели (рис. 5.9, г).

5-6

б)

Рис. 5.9. Масляный насос двигателя ЗИЛ-131 и маслоприемиик:

а — конструкция; б — схема работы; в — поступление масла при чистой сетке; г — поступление масла в случае засорения сетки; 1 — корпус нижней секции насоса; 2 — болт, соединяющий корпуса секций насоса; З — прокладки; 4 — ведомое зубчатое колесо верхней секции; 5 — вал насоса; 6 — корпус верхней секции; 7 — ведущее зубчатое колесо верхней секции; 8 — стопорное кольцо; 9 — крышка масляного насоса; 10 — штифт; 11 ведущее зубчатое колесо нижней секции; 12 — ведомое зубчатое колесо нижней секции; 13, 15 редукционные клапаны; 14 — место установки крана включения масляного радиатора; 16 верхняя секция; 17 — нижняя секция; 18 — корпус маслоприемника; 19 — трубка; 20 — пружина; 21 — сетка

Мастные фильтры

В процессе работы двигателя свойства масла постепенно ухудшаются: понижается его вязкость и маслянистость. Для очистки масла и сохранения его свойств на более длительный период, а также для защиты трущихся поверхностей от механических частиц на современных двигателях устанавливают различные масляные фильтры (грубой и тонкой очистки), которые могут быть полнопоточными или неполнопоточными.

Фильтр называют полнопоточным, если он установлен в смазочной системе последовательно и через него проходит все масло. Фильтр неполнопоточный, если он установлен в смазочной системе параллельно и через него проходит только часть (10—15 ⁰ о) масла. Особенно тщательно надо очищать масло в том случае, если подшипники коленчатого вала имеют антифрикционный сплав из свинцовистой бронзы или высокооловянистого алюминиевого сплава, так как эти материалы плохо поглощают абразивные частицы. Тщательная фильтрация масла значительно повышает надежность двигателя.

Фильтр грубой очистки масш ЯМЗ-2З8 (рис. 5.10) предназначен для 100 ⁰ о-ной фильтрации масла, подаваемого к трущимся поверхностям деталей двигателя.

Рис. 5.10. Фильтр грубой очистки масла:

1 — корпус фильтра; 2, 15 — пробки; З, 4, 14 — прокладки; 5 — фильтрующий элемент; 6 — нижняя крышка; 7 — колпак; 8 — верхняя крышка; 9 — стержень; 10, 13 — пружины; 11 болт; 12 — перепускной клапан; 16 — регулировочные шайбы

При работе двигателя масло по левому каналу поступает в полый центральный стержень 9. Через вырезы в верхней части стержня масло направляется под колпак 7 фильтра и, пройдя фильтрующий элемент 5, попадает во внутреннюю полость фильтра. Отсюда профильтрованное масло по кольцевому каналу, образованному центральным стержнем и нижней крышкой 6 элемента, проходит в щелевой канал корпуса 1 и через правый канал поступает в центральный масляный канал блока цилиндров. В верхней и нижней частях фильтрующий элемент уплотняется прокладками, установленными между верхней 8 и. нижней 6 крышками элемента.

Пружина 10 предотвращает осевое перемещение элемента фильтра. Колпак 7 закреплен болтом 11 и уплотнен кольцами. В корпусе фильтра установлен перепускной клапан 12.

В процессе эксплуатации автомобиля необходимо периодически промывать фильтр грубой очистки.

Фильтр центробежной очистки масш ЯМЗ-2З8 (рис. 5.11) предназначен для более тонкой очистки масла от механических примесей величиной от 1 мкм, продуктов окисления и осмоления масла. Фильтр включен в систему параллельно и пропускает около 10 ⁰ 0 поступающего в систему масла. Производительность центробежного фильтра 10 Тмин при давлении масла 5,0 кг/см 2.

При давлении масла в полости ротора 5,0—6,0 кг/см² ротор развивает 5000—6000 об/мин. При такой частоте вращения из масла, находящегося в роторе, под действием центробежных сил отделяются и скапливаются на стенках более тяжелые грязевые примеси, а в пространстве, близком к оси вращения, находится зона чистого масла. Из этой зоны масло отводится к двум сопловым отверстиям в нижней части ротора, направленным горизонтально и в противоположные стороны. Вытекая с большой скоростью, струи масла создают реактивный момент, вращающий ротор. Очищенное масло стекает в поддон.

Фильтр состоит из корпуса 20 и колпака 1, отлитых из алюминиевого сплава, и ротора, свободно вращающегося на оси 19 в двух втулках 9 и 16, обработанных за один проход, и на упорном подшипнике 18. Ротор состоит из корпуса 11 и колпака 10, отлитых из алюминиевого сплава и соединенных менаду собой гайкой 6. Ротор в сборе балансируется с высокой точностью. От осевого перемещения ротор удерживается шайбой 5 и гайкой 4, навернутой на ось 19.

Рис. 5.11. Фильтр центробежной очистки масла ЯМЗ-2З8:

1 — колпак фильтра; 2, 7 — шайбы; З — колпачковая гайка; 4 — гайка крепления ротора;

5 — упорная шайба; 6 — гайка ротора; 8 — сетка; 9, 16 — втулки ротора; 10 — колпак ротора;

11 — корпус ротора; 12 — заборная трубка; 13 — отражатель; 14 — уплотнительное кольцо; 15 — прокладка; 17 — стопорное кольцо; 18 — подшипник; 19 — ось ротора; 20 — корпус; 21 штифт; 22 — сопло ротора

В корпус ротора запрессованы две стальные маслозаборные трубки 12 для подачи масла к соплам. Трубки наклонены к центру ротора, что обеспечивает подачу к соплам только очищенного масла. Верхние концы трубок входят в сетку 8, зажатую между корпусом ротора и клапаном. На нижнюю часть корпуса ротора напрессован маслоотражатель 13. В резьбовые отверстия приливов в нижней части ротора ввернуты два сопла 22, диаметр выходных отверстий которых равен 1,8 мм.

Работу фильтра можно проверять на слух после остановки двигателя. Если фильтр исправен, то в течение 2—3 мин после остановки двигателя слышен своеобразный звук вращающегося ротора. В процессе эксплуатации необходимо периодически промывать фильтр и удалять отложения.

Фильтр центробежной очистки масш ЗИЛ-131 (рис. 5.12) — полнопоточный, состоит из корпуса 23, в который ввернута ось 18 ротора, корпуса 22 ротора с колпаком 19 и кожуха 16.

Пластмассовый корпус 22, свободно установленный на оси, вместе с колпаком образует вращающийся ротор. Ротор опирается на упорный шарикоподшипник 25, а сверху закрыт стальным кожухом 16, закрепленным на оси гайкой-барашком 15. Под фланец отражателя 26 поставлена резиновая прокладка 20. В оси 18 имеются центральное и радиальное отверстия для прохода масла внутрь ротора. В верхней части корпуса ротора установлен колпачок с сетчатым фильтром 17, а в нижнюю часть ввернуты два жиклера 24 (сопла), выходные отверстия которых направлены в противоположные стороны.

Рис. 5.12. Фильтр центробежной очистки масла ЗИЛ-131:

1 — пробка сливного отверстия; 2 — сливная трубка; З — корпус фильтра; 4 — датчик указателя давления масла; 5 — пружина перепускного клапана; 6 — перепускной клапан; 7 пружина; 8 — болт сливной трубки; 9 — уплотнение фильтрующего элемента; 10 — крышка; 11 — маслопровод; 12 — фильтрующий элемент; 13 — датчик аварийного снижения давления масла; 14 — привалочная плоскость корпуса; 15 — гайка-барашек; 16 — кожух; 17 — сетчатый фильтр; 18 — ось ротора; 19 — колпак ротора; 20, 21 — прокладки; 22 — корпус ротора; 23 — корпус центрифуги; 24 — жиклер; 25 — упорный шарикоподшипник; 26 — стальной отражатель; К — сила реакции

Подаваемое масло, быстро заполняет внутреннюю полость ротора, проходит через сетчатый фильтр и вытекает с большой скоростью из жиклеров, создавая реактивные силы К, направленные в противоположные стороны. Под действием этих сил ротор начинает вращаться, и его частота вращения достигает 5000—6000 об/мин. Вместе с ротором вращается и масло, находящееся в нем. Взвешенные механические примеси под действием сил инерции отбрасываются от оси вращения и осаждаются плотным слоем на внутренних стенках ротора; очищенное масло стекает в поддон двигателя.

Масляный радиатор

Для поддержания температуры масла в требуемых пределах используют радиаторы, которые получили распространение в двигателях грузовых автомобилей, так как они часто работают в тяжелых условиях.

На Двигателе ЯМЗ-2З8 установлено два воздушно-масляных радиатора 1 (см. рис. 1.9) трубчатой конструкции, соединенные последовательно, установлены перед радиатором системы охлаждения и крепятся к общей рамке специальными кронштейнами. С системой смазки двигателя масляные радиаторы соединены двумя маслопроводами.

Радиаторы рекомендуется включать при температуре окружающего воздуха +15 ⁰ С и выше. В случае работы автомобиля в тяжелых дорожных условиях с большой нагрузкой и малыми скоростями движения радиатор необходимо включать и при более низких температурах воздуха. Отключение радиаторов производится краном, установленным с левой стороны блока.

Масляный раДиатор ЗИЛ-131 (рис. 5.13) располагают перед водяным радиатором, чтобы он при движении автомобиля интенсивно обдувался встречным потоком воздуха.

Рис. 5.13. Масляный радиатор:

а — общий вид; б — кран закрыт; в — кран открыт; 1, 4 — шланги; 2 — масляный радиатор; З — бачок; 5 — кран; 6 — штуцер с предохранительным (ограничительным) клапаном

Масляный радиатор состоит из нескольких плоских латунных трубок, к которым припаяны охлаждающие пластины, увеличивающие площадь его поверхности охлаждения. С обеих сторон масляный радиатор 2 имеет бачки З, к которым присоединены резиновые шланги 1 и 4. По периметру радиатор охвачен каркасом. По шлангу 4 масло поступает в бачок З, а затем в шесть трубок радиатора. С противоположной стороны охлажденное масло по шлангу стекает в поддон двигателя.

Вентиляция картера

При работе двигателей некоторое количество горючей смеси и отработавших газов проникает в картер (поддон) через замки поршневых колец и неплотности между поршневыми кольцами и стенками цилиндра. Количество газов, прорывающихся в картер, увеличивается по мере изнашивания поршней, поршневых колец и цилиндров, а также при возрастании нагрузки на двигатель. Прорвавшиеся в картер газы повышают в нем давление, что может вызвать утечку масла через сальники коленчатого вала.

Вентиляция картера может быть выполнена с отсосом газов наружу — открытая система ЯМЗ-2З8, или в систему питания двигателя — закрытая система (двигатели ЗИЛ-131 и др.), что позволяет дополнительно сжигать пары бензина, содержащиеся в картерных газах.

Лекция 10.

Тема .N2 З Поршневые двигатели внутреннего сгорания

Занятие № 5 Устройство систем охлаждения двигателей ЗИЛ-131 , Ж4З-238

Учебный вопрос № 1 Устройство систем охлаждения двигателей ЗИЛ-131, ЯМЗ238

Система охлаждения предназначена для принудительного отвода от деталей двигателя лишней теплоты и передачи ее окружающему воздуху. В результате этого создается определенный температурный режим, при котором двигатель не перегревается и не переохлаждается, т. е. рабочий цикл протекает нормально.

Теплоту в двигателях отводят двумя способами: жидкостью (жидкостная система охлаждения) или воздухом (воздушная система охлаждения). Эти системы поглощают 25— 35 ⁰ 0 теплоты, выделяющейся во время сгорания топлива. Температура охлаждающей жидкости, находящейся в головке блока цилиндров, должна быть равна 80—95 ^ос. Такой температурный режим является оптимальным. Нормальная работа системы охлаждения способствует получению наибольшей мощности, снижению расхода топлива и увеличенико срока службы двигателя без ремонта.

Большинство двигателей имеет жидкостные системы охлаждения. Распространение получили закрытые системы охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости. В данных системах внутреннее пространство только периодически сообщается с окружающей средой при помощи специальных клапанов. В этих системах повышается температура кипения охлаждающей жидкости, уменьшается ее выкипание и образование накипи. Жидкость подается в двигатель насосом под давлением. Интенсивность циркуляции жидкости и обдув радиатора воздухом зависят от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Принципиальная схема жидкостной системы охлаждения показана на рис. 1.10. 8

Рис. 1.10. Принципиальная схема жидкостной системы охлаждения двигателя ЗИЛ131:

1 — радиатор; 2 — верхний бачок; З — пробка радиатора; 4 — контрольная трубка; 5 верхний патрубок радиатора; 6, 19 — резиновые шланги; 7 — перепускной шланг; 8, 18 отводящий и подводящий патрубки; 9 — термостат; 10 — отверстие; 11 — головка блока; 12 водораспределительная трубка; 13 — датчик указателя температуры жидкости; 14 — блок цилиндров; 15, 21 — сливные краны; 16 — водяная рубашка; 17 — крыльчатка водяного центробежного насоса; 20 — нижний патрубок радиатора; 22 — нижний бачок радиатора; 23 ремень привода вентилятора; 24 — вентилятор

Система охлаждения двигателя состоит из водяной рубашки 16, радиатора 1, вентиштора 24, термостата 9, насоса с крыльчаткой 17, отводящего 8 и подводящего 18 патрубков, ремня 23 привода вентилятора, датчика 13 указателя температуры жидкости, сливных кранов 75 и 21 и других деталей. Вокруг цилиндров двигателя и головки блока имеется пространство с двойными стенками (водяная рубашка или водяная полость), где циркулирует охлаждающая жидкость.

Во время работы двигателя охлаждающая жидкость нагревается и подается водяным насосом в радиатор, где она охлаждается, а затем снова поступает в рубашку блока цилиндров. Жидкость может циркулировать по малому кругу, минуя радиатор (непрогретый двигатель, термостат закрыт), или по большому кругу, поступая в радиатор (прогретый двигатель, термостат открыт). Направление движения охлаждающей жидкости показано на рис. 47 стрелками.

Водяная рубашка 16 двигателя состоит из рубашки блока цилиндров и рубашки головки блока, соединенных между собой отверстиями в прокладке между головкой и блоком. Крыльчатка 17 водяного центробежного насоса и вентилятор приводятся в действие клиновидным ремнем 23. При вращении крыльчатки насоса охлаждающая жидкость нагнетается в водораспределительную трубку 12, расположенную в головке блока. Через отверстия 10 в трубке жидкость направляется к патрубкам выпускных клапанов, благодаря чему охлаждаются наиболее нагретые части головки блока и цилиндров. Нагретая охлаждающая жидкость поступает в верхний отводящий патрубок 8. Если термостат 9 закрыт, то по перепускному шлангу 7 жидкость снова поступает к центробежному насосу. При открытом термостате охлаждающая жидкость проходит в верхний бачок 2 радиатора, охлаждается, протекая по трубкам, и поступает в нижний бачок 22 радиатора. Охлажденная в радиаторе жидкость по нижнему подводящему патрубку 18 подводится к насосу.

Двигатели ЗИЛ-131, ЯМЗ и многие другие имеют закрытую жидкостную систему охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости, создаваемой центробежным насосом.

Водяная рубашка Двигатия автомобиля ЗИЛ-131 (рис. 2.10) соединена с радиатором 1 гибкими шлангами.

Верхний бачок 5 радиатора связан с рубашкой впускного трубопровода 14, а нижний бачок 27 — с подводящим патрубком 26 водяного насоса. Левый и правый ряды цилиндров двумя трубопроводами подключаются к насосу. В патрубке 12, по которому нагретая охлаждающая жидкость подводится к верхнему бачку радиатора, установлен термостат 11. Водяная рубашка, компрессора гибкими шлангами 9 и 7 постоянно связана с системой охлаждения двигателя. Радиатор 18 отопител соединен с системой охлаждения двигателя трубками 16 и 17; включается отопитель в работу краном 15.

При пуске, прогреве и работе двигателя, пока температура воды в системе охлаждения ниже 73 ^ос, жидкость циркулирует по водяным рубашкам блока, головок блока и компрессора, но не поступает в радиатор, так как термостат закрыт. К водяному насосу (независимо от положения клапана термостата) охлаждающая жидкость подается по перепускному шлангу 10 из рубашки впускного трубопровода, компрессора и из радиатора 18 отопител (если он включен).

Водяной насос нагнетает жидкость в систему, и основной ее поток проходит по водяной рубашке блока цилиндров от его передней части к задней. Омывая гильзы цилиндров со всех сторон и проходя через отверстия в привалочных поверхностях блока цилиндров и головок блока, а также в прокладке, расположенной между ними, охлаждающая жидкость поступает в рубашки головок блока. При этом значительное количество охлаждающей жидкости подается к наиболее нагретым деталям и участкам — патрубкам выпускных клапанов и гнездам свечей зажигания. В головках блока охлаждающая жидкость движется в продольном направлении от заднего торца блока к переднему благодаря наличию отверстий, просверленных в привалочных поверхностях блока цилиндров и головок, и дозирующих вставок 20, установленных в задних каналах впускного трубопровода. Отверстие во вставке ограничивает количество жидкости, поступающей в рубашку впускно-

го трубопровода. Нагретая жидкость, проходящая по рубашке впускного трубопровода, подогревает горючую смесь, поступающую из карбюратора (по внутренним каналам трубопровода), вследствие чего улучшается смесеобразование.

Рис. 2.10. Система охлаждения двигателя ЗИЛ-131 :

1 — радиатор; 2 — жалюзи; З — вентилятор; 4 — водяной насос; 5, 27 — верхний и нижний бачки радиатора; 6 — пробка радиатора; 7 — отводящий шланг; 8 — компрессор; 9 подводящий шланг; 10 — перепускной шланг; 11 — термостат; 12 — патрубок; 13 — фланец для установки карбюратора; 14 — впускной трубопровод; 15 — кран отопителя; 16, 17 подводящая и отводящая трубки; 18 — радиатор отопителя; 19 — датчик указателя температуры жидкости; 20 — дозирующая вставка; 21 — водяная рубашка головки блока; 22 — водяная рубашка блока цилиндров; 23 — сливной кран рубашки блока цилиндров; 24 — рукоятка привода сливного крана; 25 — сливной кран патрубка радиатора; 26 — подводящий патрубок

Перед началом работы необходимо проверить уровень жидкости в радиаторе, так как при недостаточном ее количестве двигатель перегревается. Воду в систему охлаждения наливают через горловину радиатора, закрываемую пробкой 6 (см. рис. 2.10). Для слива воды служат краны, расположенные в самых низких точках системы охлаждения.

Принципиальная схема жидкостной системы охшлсДения Двигатия ЯМЗ-2З8 показана на рис. 3.10.

Особенностью системы является расположение насоса 1 и его привод, не объединенный с вентилятором, как у большинства двигателей. Кроме того, каждая головка цилиндров имеет водосборный трубопровод 5 с отдельным термостатом 6. Коробки термостатов левого и правого трубопроводов соединены между собой трубой.

После пуска двигателя центробежный насос 1, приводимый в действие клиноременной передачей от шкива коленчатого вала, нагнетает охлаждающую жидкость из нижнего бачка радиатора 10 по каналам в крышке распределительных шестерен в водяные рубашки 2 и 7 правого и левого рядов цилиндров.

Рис. З. 10. Принципиальная схема системы охлаждения двигателя ЯМЗ-2З8:

1 — водяной насос; 2 — водяная рубашка правого ряда цилиндров; З — датчик указателя температуры воды; 4 — указатель температуры воды; 5 — водосборные трубопроводы; 6 термостаты; 7 — водяная рубашка левого ряда цилиндров; 8 — перепускная труба; 9 вентилятор; 10 — радиатор

По каналам, предусмотренным в водяных рубашках блок картера, охлаждающая жидкость поднимается вверх и, омывая наружную поверхность гильз, поддерживает нормальный тепловой режим.

Из водяной рубашки блока вода по направляющим отверстиям поступает в водяные рубашки головок цилиндров, омывая наиболее нагретые поверхности камер сгорания, зоны выпускных клапанов и трубопроводов, направляющие клапанов и стаканы форсунок.

Нагретая в рубашках блока цилиндров и головок охлаждающая жидкость выходит по трем каналам из каждого ряда рубашек головок цилиндров в водосборные трубы 5 и далее через открытые клапаны термостатов поступает в верхний бачок радиатора по двум соединительным патрубкам. Патрубки соединены с радиатором и водосборными трубами прорезиненными шлангами. Из верхнего бачка по трубкам радиатора охлаждающая жидкость стекает в нижний бачок, отдавая тепло потоку воздуха, создаваемому вентилятором.

Охлажденная в радиаторе жидкость вновь нагнетается водяным насосом из нижнего бачка в водяные рубашки. Циркуляция жидкости через радиатор происходит в том случае, когда ее температура превышает 70 ⁰ С, т. е. когда двигатель прогрет.

В начальный период после пуска двигателя, когда прогрев еще недостаточен, клапаны термостатов закрыты. Охлаждающая жидкость циркулирует через перепускную трубу 8, соединяющую полости коробок термостатов с всасывающим патрубком водяного насоса. Циркуляция, охлаждающей жидкости по малому кольцу способствует быстрому прогреву двигателя. При повышении температуры жидкости свыше 70 ⁰ С клапаны термостатов открываются и жидкость поступает в радиатор, а оттуда в водяной насос. Одновременно кольцевой клапан термостата закрывает отверстие в корпусе термостата, через которое жидкость поступала в перепускную трубу 8. Контроль за температурой осуществляется электрическим указателем 4 температуры, датчик З которого установлен в задней части водосборной трубы.

В холодное время года в систему охлаждения лучше заливать низкозамерзающую жидкость (антифриз). Она имеет температуру замерзания -40 или -65 ⁰С и представляет собой смесь этиленгликоля, воды и различных присадок. Для защиты металла от коррозии, вызываемой действием этиленгликоля, в жидкости, замерзающие при низкой температуре, добавляют специальную присадку. Эти жидкости ядовиты.

Температуру жидкости в системе охлаждения контролируют дистанционным термометром, приемник которого расположен в водяном канале впускного трубопровода двигатели ЗИЛ-131.

Приборы жидкостной системы охлаждения

РаДиатор. Теплообменником, в котором теплота от жидкости передается через трубки воздуху, является радиатор, имеющий верхний 9 (рис. 4.10) и нижний 15 бачки, соединенные сердцевиной 12 радиатора. В верхний бачок впаяны заливная горловина 8, закрываемая пробкой 7, и патрубок для подсоединения гибкого шланга, подводящего нагретую жидкость к радиатору. Сбоку заливная горловина имеет отверстие для пароотводной трубки. В нижний бачок впаян патрубок отводящего гибкого шланга 13. К верхнему и нижнему бачкам прикреплены боковые стойки 6, соединенные пластиной, припаянной к нижнему бачку. Стойки и пластина образуют каркас радиатора.

Рис. 4.10. Радиатор:

а — детали; б — открыт паровой (выпускной) клапан; в — открыт воздушный (впускной) клапан; 1 — каркас; 2 — жалюзи; З — тяга; 4 — рукоятка привода жалюзи; 5 — фиксатор; 6 — стойка; 7 — пробка радиатора; 8 — горловина радиатора; 9 — верхний бачок; 10, 13 гибкие шланги; 11 — отводящий патрубок; 12 — сердцевина радиатора; 14 — сливной кран радиатора; 15 — нижний бачок; 16 — направляющий кожух; 17 — пароотводная трубка; 18 корпус пробки; 19 — пружина парового клапана; 20 — стойка; 21 — запирающаяся пружина; 22 — паровой (выпускной) клапан; 23 — прокладка выпускного клапана; 24 — прокладка воздушного клапана; 25 воздушный клапан; 26 — пружина воздушного клапана; 27 седло воздушного клапана; 28 — отверстие для поступления воздуха

Сердцевины радиаторов автомобилей могут быть трубчато-пластинчатыми и трубчато-ленточными. Сердцевина трубчато-пластинчатого радиатора состоит из нескольких рядов трубок, впаянных в верхний и нижний бачки. На трубки надеты тонкие охлаждающие пластины, изготовленные из латуни, алюминия или меди. Иногда охлаждающие ПЛастины делают гофрированными, что значительно увеличивает площадь поверхности охлаждения радиатора. Широкую гофрированную ленту помещают между трубками и припаивают к ним. Такую конструкцию трубчато-ленточных радиаторов имеют двигатели ЗИЛ-131 и др.

Радиатор соединен с рубашкой охлаждения двигателя патрубками и гибкими шлангами, которые прикреплены к патрубкам стяжными хомутиками. Такое соединение допускает относительное смещение двигателя и радиатора. Перед радиатором установлены жалози 2 для регулирования количества воздуха, проходящего между трубками радиатора. При перемещении рукоятки 4, установленной в кронштейне, вперед до отказа створки жалози полностью открываются, и воздух свободно проходит между трубками радиатора. В случае перемещения этой рукоятки назад до отказа створки закрываются, и обдув радиатора воздухом прекращается. Для поддержания определенного температурного режима двигателя рукоятку можно установить на фиксаторе 5 в любом промежуточном положении.

Горловину 8 (рис. 5 б) герметически закрывает пробка, изолирующая систему охлаждения двигателя от окружающей среды. Пробка радиатора состоит из корпуса 18, парового 22 и воздушного 25 клапанов и запирающей пружины 21. На стойке 20, при помощи которой к корпусу прикреплена запирающая пружина, установлен паровой клапан, прижатый пружиной 19. Воздушный клапан 25 прижимается пружиной 26 к седлу 27, запрессованному в паровом клапане. Плотное соединение клапанов с седлами достигается установкой резиновых прокладок 23 и 24. При повреждении или разрушении резиновых прокладок система охлаждения становится открытой, и вода закипает при 100 ^ос.

В случае закипания жидкости в системе охлаждения давление пара в радиаторе возрастает. При увеличении давления до 145—160 кПа открывается паровой клапан 22, преодолевая сопротивление пружины 19. Система охлаждения двигателя сообщается с окружающей средой, и пар выходит из радиатора через пароотводную трубку 17. После остановки двигателя жидкость охлаждается, пар конденсируется, и в системе охлаждения создается разрежение. При снижении давления до 1—13 кПа открывается воздушный клапан 25, и в радиатор через отверстия 28 и клапан начинает поступать воздух, проходящий по пароотводной трубке. Паровой и воздушный клапаны предотвращают возможное повреждение радиатора под действием как внешнего, так и внутреннего давления.

Водяной насос. Для создания в системе охлаждения принудительной циркуляции жидкости служит центробежный насос. Водяной насос ЯМЗ-2З8 (рис. 5.10) центробежного типа установлен с правой стороны крышки шестерен распределения и крепится к ней четырьмя шпильками. Стык между крышкой и корпусом уплотнен паронитовой прокладкой. К нижнему фланцу всасывающей полости насоса на двух шпильках укреплен нижний патрубок, соединяющий через гибкие элементы насос с радиатором и пусковым подогревателем.

Корпус 8 насоса представляет собой чугунную отливку, задняя часть которой выполнена по спирали для направления потока воды, сходящего с лопастей крыльчатки 1. В расточках корпуса на шарикоподшипниках 11 и 13 установлен валик 12. На заднем конце валика, имеющем јшску, колпачковой гайкой 4 крепится крыльчатка 1. В крыльчатку вмонтирован торцовый сальниковый узел, состоящий из резинового манжета З, пружины 6 и упорного кольца 2. Сальниковый узел фиксируется в крыльчатке стопорным кольцом 24. Пружина 6 через резиновый манжет прижимает упорное кольцо 2 к полированному торцу втулки 23, запрессованной в корпус насоса.

Подшипники насоса заполняются консистентной смазкой через пресс-масленку 17 и гибкий шланг, выведенный на правый лонжерон рамы. Подшипники защищены сзади резиноармированным сальником, спереди — войлочным сальником, который установлен в передней крышке 19.

Рис. 5.10. Водяной насос ЯМЗ-2З8:

1 — крыльчатка; 2 — упорное кольцо сальника; З — манжет сальника; 4 — колпачковая гайка; 5 — малая обойма манжета сальника; 6 — пружина сальника; 7 — большая обойма манжета сальника; 8 — корпус; 9 — перепускной ниппель трубки термостатов; 10, 18 сальники; 11, 13 — подшипники; 12 — валик; 14 — ступица шкива; 15 — регулировочные прокладки; 16 — боковые шкивы; 17 — пресс-масленка; 19 — передняя крышка; 20 — правый лонжерон рамы автомобиля; 21 — шланг подачи смазки; 22 — дренажное отверстие; 23 втулка корпуса; 24 — стопорное кольцо сальника

Для привода насоса на переднем конце валика установлен разъемный шкив под клиновидный ремень. Шкив состоит из ступицы 14, которая крепится на валу шпонкой и гайкой с шайбой, боковины 16 шкива и регулировочных прокладок 15, предназначенных для регулировки натяжения приводного ремня путем изменения среднего диаметра шкива. Корпус насоса закрыт крышкой, в него ввернут ниппель 9, предназначенный для подсоединения перепускной трубы, идущей от полости термостатов.

Водяной насос Двигатия ЗИЛ-131 выполнен аналогично, но имеет ступицу для крепления вентилятора.

Вентилятор. Для создания воздушного потока, охлаждающего жидкость, протекающую по трубкам радиатора, служит вентилятор, состоящий из крыльчатки и ступицы со шкивом. Иногда к каркасу радиатора для более интенсивного охлаждения в нем жидкости присоединяют направляющий кожух (диффузор), внутри которого вращаются лопасти вентилятора (двигатели ЗИЛ-131 и др.). Лопасти вентиляторов штампуют из листовой стали. Вентилятор двигателя автомобиля ЗИЛ-131 имеет лопасти с отогнутыми вперед концами. При вращении такого вентилятора увеличивается подача воздуха, и радиатор лучше охлаждается.

В дизеле ЯМЗ-2З8 вентилятор приводится в действие через систему зубчатых колес и получает вращение непосредственно от зубчатого колеса 1 (рис. 6.10) распределительного вала.

Рис- 6.10- Привод вентилятора дизеля ЯМЗ-2З8:

1 — зубчатое колесо распределительного вала; 2 — зубчатое колесо вентилятора; З шарикоподшипники; 4 — самоподжимной сальник; 5 — вал вентилятора; 6 — болт; 7 — распорная втулка; 8 — ступица муфты; 9 — ступица крыльчатки вентилятора; 10 — гайка; 1 1 резиновая упругая муфта; 12 — крыльчатка вентилятора; 13 — шкив привода генератора и компрессора; 14 — корпус вентилятора; 15 зубчатое колесо привода топливного насоса высокого давления

Детали привода вентилятора смонтированы в корпусе 14, который болтами прикреплен к крышке блока распределительных зубчатых колес- Колесо 2 приводит во вращение вал 5, установленный в корпусе вентилятора на шарикоподшипниках З- Самоподжимной сальник 4, запрессованный в корпус, препятствует выходу смазочного материала из подшипников- На переднем конце вала 5 установлены шкив 13 привода генератора и компрессора, ступица 9 крыльчатки 12 вентилятора и упругая резиновая муфта 11- От муфты вращение передается вентилятору Упругая муфта поглощает силы инерции, возникающие при значительном изменении частоты вращения коленчатого вала, и разгружает вал вентилятора от дополнительных скручивающих сил

Для поддержания оптимального температурного режима двигателя в системе охлаждения использованы жалюзи, вентилятор и термостат-

Термостат. Необходимую температуру жидкости в системе охлаждения автоматически поддерживает термостат- Он позволяет быстро прогреть холодный двигатель при пуске- На автомобильных двигателях применяют термостаты с жидкостным и твердым наполнителями- В жидкостные термостаты наливают легко испаряющуюся жидкость (смесь 70 ⁰ 0 этилового спирта и 30 ⁰ 0 воды)- В качестве твердого наполнителя используют церезин с медной стружкой, обладающий большим коэффициентом объемного расширения-

Жидкостный термостат (дизель ЯМЗ-2З8) (рис- 7.10, а) состоит из корпуса 7 с окнами, гофрированного баллона 2 и клапана 5- Нижняя часть гофрированного баллона жестко соединена с кронштейном 8 корпуса- К верхней части баллона припаян шток З с клапаном- Шток может перемещаться в направляющей корпуса- Иногда на клапане термостата делают небольшое отверстие или выдавку на кромке для выхода воздуха при заливке жидкости в систему охлаждения- В запаянном гофрированном баллоне находится жидкость, занимающая примерно половину внутреннего объема баллона- Воздух из баллона откачан, и при нормальных условиях баллон сжат, а клапан закрыт-

Жидкостный термостат работает следующим образом- Если температура жидкости в системе охлаждения не превышает 73 ^о с, то баллон сжат и клапан закрыт- Жидкость по

перепускному каналу поступает к насосу, минуя радиатор. По мере прогрева двигателя жидкость в системе охлаждения нагревается. При увеличении температуры свыше 73 — 83 С жидкость, находящаяся в баллоне, начинает испаряться, давление в баллоне повышается и клапан открывается. Охлаждающая жидкость поступает в радиатор. При температуре 88 — 94 ^о с клапан термостата открыт полностью. к

Рис. 7.10. Схемы работы термостатов:

а — жидкостного (дизель ЯМЗ-2З8); б — с твердым наполнителем (двигатель ЗИЛ13 1); 1 — корпус водяного насоса; 2 — гофрированный баллон; З — шток; 4 — прокладка; 5 клапан термостата; 6 — патрубок для отвода горячей жидкости; 7 — корпус термостата; 8 кронштейн; 9 — баллон термостата; 10 — твердый наполнитель; 11 — резиновая мембрана; 12 — направляющая втулка; 13 — возвратная пружина; 14 — коромысло клапана; 15 — буфер;

16 — впускной трубопровод; I и IV — термостаты открыты; П и III — термостаты закрыты

Термостат с твердым наполнителем (двигатель ЗИЛ-131) (рис. 7.10, б) расположен между впускным трубопроводом 16 и отводящим патрубком 6. К корпусу 7 постоянно прижимается пружиной 13 клапан 5, шарнирно соединенный со штоком З. Последний опирается на резиновую мембрану 1 1, которая зажата между баллоном 9 и направляющей втулкой. Внутреннее пространство баллона заполнено твердым наполнителем 10. Пока двигатель не прогрет, наполнитель (церезин) находится в твердом состоянии и клапан термостата закрыт. При повышении температуры жидкости в системе охлаждения до 70 ^о с и более объем наполнителя увеличивается, так как церезин плавится и нажимает на мембрану. Она выгибается вверх, давит через буфер 15 на шток, который поворачивает клапан 5, вследствие чего охлаждающая жидкость поступает в радиатор. При снижении температуры охлаждающей жидкости объем наполнителя уменьшается, и клапан термостата под действием возвратной пружины закрывается.

Охлаждающие жидкости

В качестве охлаждающих жидкостей для систем охлаждения двигателей применяются вода и этиленгликолевые жидкости (антифризы). Охлаждающие жидкости должны удовлетворять следующим основным требованиям: обладать высокой теплоемкостью, небольшой вязкостью, негорючестью, безвредностью и дешевизной, иметь низкую температуру замерзания, высокую температуру кипения и не способствовать образованию накипи в системе охлаждения.

Вода как охлаждающая жидкость имеет ряд положительных свойств: высокую теплоемкость, оптимальную вязкость, безопасность в пожарном отношении, нетоксичность и

Основные недостатки воды: недостаточно низкая температура замерзания, увеличение объема при замерзании (примерно на 10 ⁰ 0), невысокая температура кипения, образование накипи, которая обладает плохой теплопроводностью. Интенсивность образования накипи в системе охлаждения зависит от жесткости воды, которая создается растворимыми в ней солями, в основном кальция и магния.

Низкозамерзающие жиДкоспш (антифризы) предназначены для заправки систем охлаждения двигателей при низких температурах. Они представляют собой водный раствор технического этиленгликоля с добавлением антикоррозионных присадок. Наиболее распространены жидкости двух марок: «40» и «65» с температурой замерзания соответственно не выше минус 40 ⁰ и минус 65 ^ос. В качестве антикоррозионных присадок в антифризы вводятся динатрийфосфат и декстрин.

Жидкость марки «40» светло-желтого цвета, плотность 1,067—1,072 г/см . Жидкость марки «65» оранжевого цвета, плотность 1,085—1,090 г/см^з .

Этиленгликолевые антифризы — сильные яды, поэтому при обращении с ними необходимо соблюдать основные правила применения и техники безопасности.

140

Лекция 11.

Тема № 4 Электрооборудование и контрольно-измерительные приборы.

Занятие № 1 Источник и потребители электрической энергии

Учебный вопрос № 1 Стартерные аккумуляторшме батареи

Общая схема электрооборуДования автомобиля

В современных машинах электрическая энергия широко используется для разнообразных целей:

воспламенения рабочей смеси в цилиндрах карбюраторных двигателей; внутреннего и наружного освещения; вращения коленчатого вала двигателя при запуске; звуковой и световой сигнализации; контроля за работой систем; отопления и вентиляции; радиоприема и др.

В электрооборудование машины входят системы: электросбережения (источники электроэнергии), зажигания (для карбюраторных и газовых двигателей), пуска двигателя, освещения и сигнализации, приборов контроля, группы вспомогательных приборов, обеспечивающих отопление и вентиляцию кабины и кузова, очистку стекол кабины, радиоприем и др., вспомогательные функции.

Под системой в данном случае понимают совокупность взаимосвязанных между собой приборов и аппаратов электрооборудования, выполняющих определенные функции при работе машины.

Все системы объединены бортовой электрической сетью, которая на машинах выполняется по однопроводной схеме соединения потребителей с источниками электрической энергии.

ОДнопро60Дной схемой называется такая электрическая схема, при которой минусовые выводы источников электрической энергии и неизолированные зажимы потребителей соединены с корпусом «массой» машины. Плюсовые выводы источников и изолированные зажимы потребителей соединены с бортовой сетью.

При однопроводной схеме электрической сети уменьшается масса проводки, а следовательно, снижаются затраты меди, количество и масса монтажных деталей, время, затрачиваемое на крепление проводов и упрощается конструкция коммуникаций аппаратуры.

В электрооборудовании машин применяется постоянный ток номинальным напряжением 12 и 24 вольта. Применение постоянного тока обусловлено наличием на машинах аккумуляторных батарей, для подзарядки которых необходим только постоянный ток. Типовая схема электрооборудования состоит из следующих элементов: аккумуляторных батарей емкостью 60—180 А/ч каждая, генератора мощностью 60—1500 Вт, стартера 0,8—9 кВт, главных фар 40—60 Вт каждая, габаритных фонарей 3—5 Вт, сигнала торможения — 20 Вт, световых указателей поворота по 20 Вт каждый, звукового сигнала — 15—100 Вт, освещения кабины и кузова — 15—250 Вт,

системы зажигания — 15—25 Вт, контрольных приборов по 1,5 Вт каждый, освещения щитка приборов — 5—15 Вт, радиоприемника — 50—70 Вт и др.

Электрооборудование современных автомобилей и транспортеров представляет сложный комплекс электрических машин, приборов, аппаратов зажигания, различного типа выключателей, предохранителей и соединительных проводов, объединенных в общую электрическую схему.

Источниками электрической энергии являются стартерные аккумуляторные батареи и генератор.

Потребители электрической энергии: стартер, электродвигатель и свеча зажигания котла-подогревателя, электродвигатель маслозакачивающего насоса, электродвигатель нагнетателя воздуха, стеклоочистители, электродвигатель вентилятора, электрообогреватели ветровых стекол, звуковой сигнал, приборы освещения и сигнализации, электродвигатель топливозаправочного агрегата, контрольно-измерительные приборы.

Вспомогательная аппаратура: реле-регулятор, щит контрольных приборов, распределительный щит, выключатель массы, выключатель стоп-сигнала, электроарматура (кнопки, выключатели, переключатели, переходные коробки, штепсельные разъемы, розетки, плавкие предохранители), реле, контакторы, сопротивления.

Диение общей схемы на отДиьные системы. В общей схеме электрооборудования автомобиля кроме отдельных приборов можно выделить группы приборов, образующие самостоятельные системы, наиболее важными из которых являются: система электроснабжения, включающая аккумуляторную батарею и генератор с реле-регулятором; система пуска двигателя, состоящая из стартера, аккумуляторной батареи и средств облегчения пуска двигателя; система зажигания, состоящая из катушки зажигания, прерывателя-распределителя и искровых свечей; система контрольно-измерительных приборов, в которую входят спидометр, приборы для измерения температуры, давления, уровня топлива, силы тока, а также контрольные лампы, сигнализирующие о критических и аварийных моментах работы систем двигателя и автомобиля; система освещения и сигнализации, включающая фары, габаритные огни, указатели поворота, плафоны освещения кузова, сигнальные лампы и другое осветительное оборудование.

Выключатели, переключатели, предохранители и соединительные панели относятся к группе коммутационной аппаратуры и входят во все системы.

На автомобилях применяется однопроводная система включения приборов электрооборудования, при которой второй провод заменяют рама и кузов автомобиля, блок двигателя и другие металлические части, по которым может проходить электрический ток («масса» автомобиля). Однопроводная система уменьшает количество проводов и значительно удешевляет и упрощает всю систему проводки. Однако при нарушении изоляции провода могут касаться «массы» автомобиля, что вызовет, короткое замыкание, а при неисправности предохранителей и возможность пожара.

Для удобства монтажа и защиты от повреждений провода соединяют в пучки хлопчатобумажной оплеткой. Провода (пучки) крепятся с помощью скоб, расстояние между которыми должно быть 30—40 см. Концы проводов в пучках имеют наконечники под винтовой зажим или штекерное соединение. Провода выпускаются различной расцветки с целью облегчения нахождения их в пучке. С этой же целью иногда наконечники проводов имеют маркировку.

При выборе мест подключения потребителей необходимо соблюдать следующие основные положения.

Приборы электрооборудования, потребляющие ток большой силы и работающие кратковременно, а также приборы, работа которых необходима в аварийных случаях, подключают к линии амперметр — аккумулятор. К этой группе потребителей относятся стартер, прикуриватель, сигнал, подкапотная лампа, штепсельная розетка переносной лампы. 142

Остальные потребители подключают к линии амперметр — генератор. В этой группе в зависимости от характера работы приборы должны подключаться: через выключатель зажигания, если они работают только при запущенном двигателе; к линии амперметр генератор, если приборы потребляют ток небольшой силы и работают длительное время, как при работе двигателя, так и на стоянке; через центральный переключатель света — вся осветительная аппаратура.

Контрольные приборы, звуковой сигнал, электродвигатели, радиоприемник и другие приборы, не имеющие индивидуальной (встроенной) защиты, защищаются плавкими предохранителями.

Цепи зажигания и пуска не защищаются от коротких замыканий, чтобы не снижать их надежность в эксплуатации.

Электрические провоДа. Автотракторные провода делятся на провода низкого напряжения до 48 В и высокого напряжения. В качестве изоляции автотранспортных проводов применяют поливинилхлоридный пластикат, который удовлетворяет следующим требованиям, предъявляемым к изоляции проводов на автомобиле: масло- и бензостойкость, не распространение горения, работоспособность при низких и высоких температурах.

Для удобства отыскания соединений и цепей провода изготавливаются следующих цветов: белого, желтого, оранжевого, красного (бордо), розового, синего (голубого), зеленого, коричневого, черного, серого и фиолетового. Поверх сплошной расцветки допускается нанесение дополнительной расцветки эмалью ХС5103 в виде колец или полос белого, черного, красного и голубого цветов. Срок службы проводов не менее 8 лет.

Коммутационная аппаратура. К коммутационной аппаратуре относятся выключатель зажигания, выключатель аккумуляторной батареи, центральный переключатель света, переключатели указателей поворота, выключатели аварийной сигнализации, сигналов торможения и выключателя других потребителей.

ПреДохранитии. Защита цепей и приборов от коротких замыканий и длительных перегрузок осуществляется применением термобиметаллических и плавких предохранителей.

Термобиметаллические предохранители включаются в цепь освещения как наиболее протяженную и поэтому наиболее уязвимую для коротких замыканий.

Термобиметаллические предохранители подразделяются на предохранители многократного и однократного действия. При перегрузке или коротком замыкании в цепи контакты предохранителя многократного действия периодически замыкаются и размыкаются. Контакты предохранителя однократного действия размыкаются, и чтобы включить предохранитель, необходимо нажать кнопку.

Достоинством плавких предохранителей является возможность их применения для отдельных приборов, что повышает живучесть схемы электрооборудования в аварийных режимах. Время срабатывания плавкого предохранителя при силе тока 31ном не более 10 сек.

Рие применяются для включения стартера, сигналов, дальнего и ближнего света фар, электровентилятора в системе охлаждения, обогрева заднего стекла, отопителя, фароочистителей. По режиму работы реле различают кратковременного и длительного режима.

Реле-прерьшатели указателей поворота предназначены для получения мигающего светового сигнала при поворотах автомобиля.

Аккумуляторная батарея. Это электрический прибор, накапливающий электроэнергию при заряде и отдающий ее во внешнюю цепь при разряде. При заряде аккумуляторной батареи электрическая энергия, поступающая в нее, превращается в химическую и в таком виде накапливается. Во время разряда химическая энергия вновь преобразуется в электрическую и питает электроприборы. Для заряда аккумуляторной батареи необходим только постоянный ток. На автомобилях, автобусах и тракторах применяют стартерные свинцовые аккумуляторные батареи.

Автомобильные аккумуляторные батареи называют стартерными, так как их используют, кроме других целей, прежде всего для питания пускового электродвигателя — стартера. В начальный момент пуска двигателя стартеры СТ 1 ЗОБ и СТ 103 при полном торможении якоря потребляют силу тока, достигающую 600 — 825 А.

Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея является вторичным химическим источником постоянного тока. Прежде чем она будет отдавать электрическую энергию, ее необходимо зарядить — сообщить ей определенное количество электрической энергии. На автомобилях применяют стартерные аккумуляторные, батареи, конструкция которых позволяет разряжать их токами, в 3—5 раз превышающими их номинальную емкость. Емкость аккумуляторной батареи измеряется в ампер-часах (А•ч). Под номинальной емкостью батареи (Си) понимается емкость, отданная батареей при ее разрядке током 0,05 Си до конечного напряжения на выводах 12-вольтовой батареи 10,5 В. Время разряда в этом случае должно быть не менее 20 ч.

Согласно ГОСТ, все стартерные свинцовые аккумуляторные батареи имеют условное наименование. На автомобиле ЗИЛ-131 устанавливается аккумуляторная батарея 6СТ-90-ЭМН. Первая цифра обозначает количество аккумуляторов в батарее. Напряжение каждого аккумулятора 2 В, поэтому номинальное напряжение батареи 12 В. Буквы СТ определяют назначение батареи — стартерная. Число после букв — емкость батареи в ампер-часах в 20-часовом режиме разряда. Последние буквы обозначают материал моноблока (Э — эбонит, Т — термопласт) и сепараторов (М — МИПЈИСТ, С — стекловолокно, Р — мипор). В случае, если исполнение батареи не сухозаряженное, после обозначения сепаратора ставится буква Н. Если в обозначении имеется буква А, это значит, что батарея имеет общую крышку. Кроме указанных, на батарее наносятся товарный знак предприятияизготовителя, дата выпуска (месяц и год и обозначение стандарта или ТУ, по которому выпущена батарея).

Свинцово-кислотная стартерная аккумуляторная батарея (рис. 1.11) состоит из следующих основных частей: отрицательных пластин 4, собранных в полублок 7; положительных пластин З, собранных в полублок 5; сепараторов 2; бареток 6, связывающих в один полублок параллельно включенные пластины одного знака (плюс или минус); выводных штырей-борнов 9; аккумуляторного бака 10 с общей крышкой 11 и заливными пробками 12.

Отрицательные и положительные пластины состоят из решетки 1, отлитой из свинцово-сурьмянистого сплава с содержанием сурьмы от 5 до 6 ⁰ 0. Сурьма увеличивает стойкость решетки против коррозии, повышает ее твердость и улучшает текучесть сплава при отливке решеток.

Решетка выполняет роль каркаса, на котором закреплен активный материал ПЛаСТИны. Вместе с тем решетка обеспечивает равномерный отвод и подвод тока к активному материалу при разряде и заряде аккумулятора. Активный материал приготовляется в виде пасты и вмазывается в решетку. Благодаря пористости материала активная площадь ПЛастины увеличивается в 600—800 раз по сравнению с ее действительной площадью. Активным материалом отрицательных пластин является губчатый свинец, имеющий серый цвет. Активным материалом положительных пластин является двуокись свинца темнокоричневого цвета.

Аккумуляторный бак прессуется из эбонита или термопласта. Бак имеет вид общего сосуда (моноблока), разделенного на отдельные ячейки перегородками. На дне каждой ячейки имеются четыре призматических ребра, на которые опираются положительные и отрицательные пластины. Выпадающий при работе аккумулятора шлам скапливается в пространстве между ребрами бака, не замыкая, пластин. Для соединения аккумуляторов в батарею блоки пластин 8 помещают в ячейки моноблока таким образом, чтобы отрицательный штырь баретки одного блока пластин находился у положительного штыря баретки, соседнего блока пластин. Соседние штыри (« + » и «—») соединяются между собой. Крайние штыри имеют концевые конусные выводы Вывод « + » толще в основании, чем вывод «—». Это сводит к минимуму опасность неправильного включения батареи на автомобиле.

Рис. 1.11. Свинцово-кислотная стартерная аккумуляторная батарея с общей крышкой

Для предохранения отрицательных и положительных пластин от соприкосновения (короткого замыкания) их разделяют прокладками-сепараторами. Сепаратор на стороне, обращенной к положительной пластине, имеет ребра. Это обеспечивает доступ к положительной пластине большего количества кислоты, необходимого для нормального протекания химических реакций.

В качестве электролита применяют раствор серной кислоты в дистиллированной воде. В заряженной батарее относительная плотность электролита равна 1,25—1,31 г/см и колеблется в зависимости от времени года и района, в котором эксплуатируется аккумушторная батарея.

Климатическая зона (ср. мес. t0 января)	Время года	Плотность электролита г/см3
Холодная (от -30 до -15)	Круглый год	1,29
Умеренная (от -15 0 0 до -4)		1,27
Жаркая (от -4 до +15)		1,25

Температура замерзания электролита зависит от его плотности. Поэтому при работе в зимних условиях следят, чтобы при частичном разряде аккумулятора электролит в нем не замерз. Ниже приведена температура замерзания электролита в зависимости от его плотности.

Плотность электролита при температуре ПЛЮС 25 ОС, Г/СМ3	1,09	1,12	1,16	1,18	1,20	, 24	1,26	1,30
Температура замерзания		-10	-18	-28	-28	-50	-58	-66

Принцип Действия аккумуляторной батареи. Пластины, опущенные в раствор серной кислоты в воде, приобретают определенный электрический потенциал по отношенико к этому раствору и становятся, таким образом, положительными и отрицательными электродами.

В связи с тем, что величина электрического потенциала различна для плюсового и минусового электродов, при их соединении проводником через последний потечет электрический ток. При разряде аккумулятора ток в электролите протекает от отрицательного электрода к положительному. На отрицательной пластине происходит образование сернокислого свинца PbS04 в результате соединения губчатого свинца пластины с кислотным остатком S04 из электролита. На положительной пластине под действием разрядного тока активный материал — двуокись свинца РЬО2 — превращается также в сернокислый свинец PbS04, поглощая из электролита кислотный остаток S04 и отдавая в электролит кислород 02. Кислород с положительной пластины, соединяясь с водородом, оставшимся в электролите в результате распада серной кислоты, образует воду Н2О.

При разряде аккумулятора количество серной кислоты в электролите уменьшается и плотность электролита снижается. При заряде аккумулятора реакции проходят в обратном порядке. В этом случае ток в электролите, от постороннего источника пойдет от положительного электрода к отрицательному.

При заряде аккумулятора количество серной кислоты в электролите увеличивается, а плотность электролита повышается. Свойство электролита изменять свою плотность при разряде и заряде аккумулятора используется в эксплуатации для определения степени заряженности батареи.

Батарея состоит из шести последовательно соединенных аккумуляторов, заключенных в моноблоке из эбонита с двойными сепараторами из мипласта и стекловолокна. Минимальный гарантируемый срок службы составляет 24 месяца или 75 тыс. км пробега автомобиля (3000 моточасов). Изолированные друг от друга пластины двух полублоков каждого аккумулятора, собранных в один блок, размещены в отдельных ячейках моноблока и закрыты сверху крышкой.

Характеристики свинцового аккумулятора

Электройижущая сила (ЭЦС) аккумулятора является разностью электродных потенциалов (положительного и отрицательного) при разомкнутой внешней цепи (измеряется как напряжение разомкнутой цепи аккумулятора).

ЭДС аккумулятора зависит от плотности и очень незначительно от температуры электролита. С повышением плотности и температуры электролита ЭДС повышается. Приближение ЭДС свинцового аккумулятора вычисляется по эмпирической формуле: Е = 0,84р , где р — плотность электролита, приведенная к 15 ⁰ С.

Внутреннее сопротивление аккумулятора представляет собой сумму сопротивлений электролита, пластин, сепараторов, причем основной составляющей является сопротивление электролитов. Чем больше число пластин, тем меньше внутреннее сопротивление. С понижением температуры, и по мере разряда аккумулятора его внутреннее сопротивление возрастает.

Емкостью аккумулятора называется количество электричества, которое аккумулятор отдает при разряде до наименьшего допустимого напряжения. Емкость аккумулятора зависит от числа пластин, их толщины, материала сепараторов. В эксплуатации емкость аккумулятора зависит от силы разрядного тока, температуры, режима разряда, степени заряженности и изношенности аккумулятора. Емкость аккумуляторных батарей зависит от схемы соединения отдельных аккумуляторов.

При послеДовательном соеДинении одинаковых по емкости аккумуляторов емкость батареи равна емкости одного аккумулятора, а ЭДС батареи равна сумме ЭДС аккумуляторов, входящих в батарею. При параллельном соеДинении аккумуляторов в батарею, ее емкость равна сумме емкостей всех аккумуляторов, а ЭДС батареи равна ЭДС одного аккумулятора.

Учебный вопрос № 2 Устройство генератора

Генератор предназначен для питания электрической энергией всех потребителей (кроме системы электропуска) и заряда аккумуляторной батареи. Генератор является основным источником электрической энергии на автомобиле. Он преобразует механическую энергию в электрическую.

Генераторы бывают постоянного и переменного тока. К автомобильным генераторам постоянного тока относятся такие генераторы, у которых переменный ток преобразуется в постоянный с помощью коллектора. Генераторы, у которых переменный ток преобразуется в постоянный с помощью диодов, относят к автомобильным генераторам переменного тока. В настоящее время на автомобилях в основном устанавливают генераторы переменного тока.

Генераторы работают с реле-регуляторами, которые обеспечивают нормальную совместную работу источников и потребителей электрической энергии. Реле-регуляторы, работающие с генераторами постоянного тока, обычно включают в себя регулятор напряжения, ограничитель тока и реле обратного тока, а реле-регуляторы, работающие с генераторами переменного тока, как правило, — только регулятор напряжения. В настоящее время применяются контактные, контактно-транзисторные и бесконтактные транзисторные реле-регуляторы.

Генератор с реле-регулятором составляют генераторную установку.

Принцип Действия генераторов постоянного и переменного тока. Если силовые линии магнитного поля пересекать проводником, то в нем наводится ЭДС, вызывающая упорядоченное движение электронов (ток) в замкнутой цепи. На этом явлении и основан принцип действия генераторов. Схема простейшего генератора постоянного тока показана на рис. 2.11, а.

4

6 Рис. 2.11. Схемы генераторов:

а — постоянного тока; б — переменного тока; 1, 2, З — концы обмотки статора; 4 — ротор; 5 — статор; 6 — магнитные силовые линии

Прямоугольная рамка из медной проволоки вращается в магнитном поле постоянного магнита. Концы рамки присоединены к двум, изолированным друг от друга, полукольцам (пластинам), которые составляют коллектор. При вращении рамки вместе с ней вращаются и пластина коллектора, поочередно подходя к щеткам. При этом к верхней щетке, как показано на рисунке, всегда подходит сторона рамки, пересекающая магнитные силовые линии у северного полюса, в которой ток направлен от полукольца. Эта щетка обозначаем знаком «—». Нижняя щетка постоянно соединена с той стороной рамки, в которой ток течет к щетке. Эта щетка обозначается знаком « + ». Таким образом, при вращении рамки ток во внешней цепи будет иметь постоянное направление от плюсовой щетки минусовой. Такой ток называется постоянным.

С целью повышения мощности генератора вместо постоянного магнита применяют электромагнит, который создает более сильный магнитный поток. Число витков в рамке и количество рамок, следовательно, и пластины коллектора, подбирают такие, чтобы исклочить пульсацию тока и обеспечить нужную мощность генератора.

Для уменьшения сопротивления прохождению магнитных силовых линий обмотка генератора размещается на стальном сердечнике, который заполняет собой почти все пространство между полюсами. Сердечник с обмоткой, коллектором и валом образуют якорь генератора постоянного тока. Якорь приводится в действие клиновидным ремнем от шкива коленчатого вала, и индуктируемая в его обмотке ЭДС вызывает ток, который питает потребители автомобиля.

Генератор переменного тока отличается от генератора постоянного тока тем, что вращающийся многополюсный магнит (ротор) 4 (см. рис. 2.11, б) своими магнитными силовыми линиями 6 пересекает неподвижные витки статора 5, в которых индуктируется переменная ЭДС, вызывающая ток. Переменный ток выпрямляется в постоянный с помощью диодов (выпрямительного блока) и поступает в сеть для питания потребителей. В авТОМОбИЛЬНЫХ генераторах вместо постоянного магнита применяют электромагнит, что несколько усложняет конструкцию генератора, но облегчает регулирование напряжения при изменении частоты вращения ротора.

Генератор переменного тока проще по конструкции, надежнее в работе, меньше по размерам и массе по сравнению с генератором постоянного тока. Поэтому в настоящее время на автомобилях получили широкое распространение генераторы переменного тока. Генератор переменного тока (рис. 3.11, а) — трехфазная двенадцатиполюсная синхронная электрическая машина с блоком полупроводниковых выпрямителей — кремниевых диодов, преобразующих переменный ток в постоянный. Ротор генератора приводится во вращение от шкива коленчатого вала двигателя при помощи ременной передачи.

17

Рис. З. 11. Генератор переменного тока Г 271 (трехфазная синхронная электрическая машина переменного тока электромагнитным возбуждением со встроенным выпрямительным блоком ВБГ-1) автомобиля КрАЗ:

а — конструкция; б — электрическая схема; 1 — контактные кольца; 2 и 13 — крышки; З щеткодержатель; 4 — щетка; 5 — обмотка статора; 6 — обмотка возбуждения; 7 — вентилятор; 8 — шпонка; 9 — вал генератора; 10 — шкив; 11, 19 — герметизированные шарикоподшипники; 12 — втулка; 14 — полюсные наконечники; 15 — магнитопровод статора; 16 — вывод диодов; 17 — блок кремниевых диодов выпрямителя; 18 — изоляционные втулки; 20 регулятор напряжения; 21 выключатель зажигания; 22 — аккумуляторная батарея; Ш вывод, изолированный от корпуса

Техническая характеристика
Номинальная мощность, Вт	500
Номинальное выпрямленное напряжение,в	24
Номинальный выпрямленный ток, А	20
Ток возбуждения, А	не более 1,2
Давление щеточных пружин, кгс	о, 18-0,26

Генератор состоит из статора, ротора, двух крышек 2 и 13, вентилятора 7 и шкива 10. Магнитопровод 15 статора набран из отдельных изолированных стальных пластин. На внутренней стороне статора имеются восемнадцать выступов, на которых установлены катушки. Они распределены на три фазы (группы) по шесть последовательно объединенных катушек, соединенных по схеме звезда (см. рис. 3.11, б). Другие концы фаз выводами 16 (см. рис. 3.11, а) присоединены к блоку 17 кремниевых диодов выпрямителя. При этом каждая фаза связана с двумя диодами разной полярности (см. рис. З. 1 1, б).

На валу 9 (см. рис. 3.11, а) генератора напрессованы втулка 12, полюсные наконечники 14 и изоляционные втулки 18 контактных колец 1. На втулке между полюсными наконечниками расположена обмотка 6 возбуждения. Концы обмотки 6 припаяны к контактным кольцам, к которым прижимаются щетки 4, находящиеся в щеткодержателе З. Одна щетка соединена с корпусом генератора, а вторая изолирована от него и соединена с выводом Ш. Полюсные наконечники имеют по шесть полюсов разной полярности (N и S), образующих двенадцатиполюсную магнитную систему.

При вращении ротора магнитные силовые линии пересекают обмотку статора, возбуждая в ней ЭДС, переменную по величине и направлению. Обмотка 6 возбуждения генератора при пуске двигателя получает питание от аккумуляторной батареи, а во время работы двигателя — от выпрямителя. Генератор имеет три вывода: положительный — для соединения с аккумуляторной батареей и нагрузкой; вывод Ш — для соединения с выводом Ш регулятора напряжения; отрицательный — для соединения с массой автомобиля и регулятором напряжения.

Реле-регулятор — специальное устройство, устанавливаемое с генераторами постоянного тока, предназначено для автоматического включения и выключения генератора, поддержания постоянного напряжения на клеммах генератора и защиты его от перегрузки. Реле-регулятор (рис. 4.11), состоящий из трех электромагнитных приборов — реле обратного тока РОТ, регулятора напряжения РН, ограничителя тока ОТ, включен в цепь генератор — аккумуляторная батарея.

Реле обратного тока предназначено для предотвращения разрядки батареи. Оно автоматически отключает генератор от батареи при уменьшении напряжения на зажимах генератора. Регулятор напряжения предназначен для поддержания постоянного напряжения на зажимах генератора при изменении частоты вращения коленчатого вала. Ограничитель тока предназначен для предотвращения повышения силы тока сверх допустимого для данного генератора предела, что могло бы привести к перегреву обмоток генератора.

Все приборы реле-регулятора расположены на общей панели и герметически закрыты крышкой. На панели закреплены три изолированные клеммы: Б (батарея), Я (якорь) и Ш (шунт). Клемма Б соединена с аккумуляторной батареей через амперметр, клемма Я -с обмоткой якоря генератора, клемма Ш — с шунтовой обмоткой генератора. Корпус релерегулятора соединен с корпусом генератора.

Рис. 4.11. Схема реле-регулятора

Учебный вопрос № З. Электрический стартер

Типы пусковых устройств

Система пуска предназначена для быстрого и надежного запуска двигателя внутреннего сгорания путем сообщения коленчатому валу скорости, обеспечивающей нормальное протекание рабочего процесса. Частота вращения коленчатого вала, обеспечивающая пуск двигателя, называется пусковой частотой вращения. Для карбюраторных двигателей она равна 50—100 об/мин, для дизелей 120—200 об/мин.

Для вращения коленчатого вала в момент пуска необходимо приложить большой крутящий момент для преодоления сопротивлений сжимаемой смеси (воздуха), трения движущихся частей двигателя, разгона их от состояния покоя до пусковой частоты вращения.

Пуск двигателя осуществляется с помощью пусковых устройств, которые делятся на основные, предназначенные для прокручивания коленчатого вала, и вспомогательные, облегчающие пуск.

Существуют следующие способы пуска автотракторных двигателей: пуск от руки, пуск электрическим стартером и пуск вспомогательным карбюраторным двигателем.

Пуск от руки осуществляется за счет мускульной силы человека. При этом коленчатый вал двигателя проворачивается с помощью рукоятки, сцепляемой с храповиком коленчатого вала, или с помощью шнура, наматываемого на маховик. Пуск от руки может применяться для карбюраторных двигателей мощностью 35—45 кВт и дизелей мощностью 18—22 кВт. Пуск от руки применяют также для карбюраторных двигателей в качестве резервного средства, если аккумуляторная батарея разрядилась и стартером нельзя провернуть коленчатый вал.

Пуск электричесюмм стартером получил наибольшее распространение на всех авТОМОбИЛЬНЫХ двигателях, многих автотракторных дизелях и пусковых двигателях дизелей. Питается стартер от аккумуляторной батарей.

Стартер. В качестве стартеров применяют высокооборотные электродвигатели постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением, конструктивно объединенные с шестеренным приводом. Ток, идущий от аккумуляторной батареи, создает магнитные потоки в катушках возбуждения и обмотке якоря. При взаимодействии этих магнитных потоков вал (якорь) стартера начинает вращаться и проворачивать коленчатый вал двигателя. Крутящий момент, развиваемый стартером, достигает максимального значения при полном торможении якоря в начале пуска двигателя и постепенно уменьшается по мере увеличения частоты вращения.

Рассмотрим устройство и работу стартера СТ130-АЗ, устанавливаемого на двигатие автомобиля ЗИЛ-131. Стартер СТ 130-АЗ (рис. 5.11) с электромагнитным приводом и дистанционным управлением, четырехполюсный, получает питание от аккумуляторной батареи напряжением 12 В. Он прикреплен болтами к картеру сцепления. Вал 12 якоря 15 вращается на бронзографитовых втулках, установленных в крышках 8, 17 и в среднем опорном диске. В пазы магнитопровода якоря заложена обмотка, состоящая из секций толстой медной ленты. Концы ленты соединены с пластинами коллектора 16. Щетки установлены в щеткодержателях, два из которых соединены с задней крышкой, т.

е. с массой (корпусом), а два изолированы от корпуса.

а)

29 23 24

5) 6)

Рис. 5.11. Стартер СТ 130-АЗ (ЗИЛ—1З 1) с электромагнитным приводом и дистанционным управлением (стрелками показано направление тока при пуске двигателя): а — конструкция; б — электрическая схема стартера; в — узел муфты свободного хода; 1 — неподвижный контакт тягового реле; 2 — подвижный контакт; З — тяговое реле; 4 якорь тягового реле; 5 — регулировочный винт-гайка; 6 — рычаг включения стартера; 7 винт для регулировки хода зубчатого колеса; 8 — крышка стартера со стороны привода; 9 упорное кольцо; 10 — зубчатое колесо стартера; 11 — муфта свободного хода; 12 — вал якоря; 13 — муфта; 14 — корпус; 15 — якорь; 16 — коллектор; 17 — крышка со стороны коллектора; 18 — щетка; 19 — обмотка возбуждения; 20 — магнитный полюс; 21 — аккумуляторная батарея; 22 — генератор; 23 реле включения; 24 — контакты; 25 — удерживающая обмотка; 26 — втягивающая обмотка; 27 — контактный диск; 28 — контакты выключателя; 29 регулятор напряжения; 30 — выключатель зажигания; 31 — втулка; 32 — кожух; 33 — ступица; 34 — обойма; 35 — ролик; 36 — плунжер; 37 — пружина; В и Ш — выводы

Стартер имеет два реле: тяговое З, установленное на корпусе, и реле 23 включения, расположенное между аккумуляторной батареей 21 и тяговым реле. Реле включения служит для подачи питания в обмотки тягового реле при пуске двигателя и для автоматического отключения стартера после его пуска. Тяговое реле вводит в зацепление с венцом маховика зубчатое колесо 10 и замыкает цепь стартера.

Обмотка возбуждения 19 расположена на четырех магнитных полюсах 20 и разделена на две параллельные ветви; в каждой ветви по две последовательно соединенных катушки. На валу 12 якоря выполнена винтовая ленточная резьба, по которой может перемещаться и повертываться втулка привода стартера с зубчатым колесом 10.

При повороте ключа выключателя зажигания по часовой стрелке до упора включается зажигание и стартер. В этом случае питание от аккумуляторной батареи 21 поступает в реле включения 23 по следующей цепи: положительный полюсный вывод аккумуляторной батареи 21 — вывод реле включения 23 — обмотка реле включения — вывод Ш регулятора напряжения 29 — вывод Ш генератора 22 — обмотка возбуждения генератора — масса (корпус) — отрицательный полюсный вывод батареи. Магнитопровод реле включения 23 намагничивается и притягивает якорь, замыкающий контакты 24, после чего включаются в цепь обмотки тягового реле З, втягивающая 26 и удерживающая 25 обмотки. От положительного полюсного вывода аккумуляторной батареи питание поступает к выводу реле включения 23, к замкнутым контактам 24, выводу тягового реле и далее по двум параллельным цепям: втягивающая обмотка 26 — вывод тягового реле — обмотка возбуждения 19 стартера — изолированные щетки — коллектор 16 — обмотка якоря 15 — коллектор — щетки — масса — отрицательный вывод аккумуляторной батареи; удерживающая обмотка 25 масса — отрицательный вывод аккумуляторной батареи.

Электрический ток создает магнитное поле, под действием которого якорь 4 тягового реле втягивается внутрь катушки и через рычаг 6 включения стартера вводит его зубчатое колесо 10 в зацепление с зубчатым венцом маховика. В конце хода якорь 4 нажимает на контактный диск 27, замыкая контакты 28 выключателя, и накоротко замыкает втягивающую обмотку 26 реле. От аккумуляторной батареи ток поступает к стартеру, и якорь 15 стартера начинает вращаться. Якорь 4 тягового реле удерживается внутри катушки благодаря магнитному полю удерживающей обмотки 25. Когда двигатель начинает работать, нужно выключить стартер, повернув ключ выключателя зажигания в первое положение («включено зажигание»). При этом выключается цепь обмотки реле включения, размыкаются контакты 24, намагничивание якоря 4 тягового реле прекращается, контактный диск 27 отходит от выводов тягового реле, и стартер отключается от аккумуляторной батареи. Одновременно пружина якоря 4 (рис. 5.11, а) разжимается, перемешаются якорь, винт 5 и поворачивается рычаг 6, выводящий зубчатое колесо 10 из зацепления с венцом маховика.

Стартер имеет муфту свободного хода (см. рис. 5.11, в) для передачи вращения только в одном направлении — к маховику, что предохраняет якорь от значительного увеличения его частоты вращения при передаче вращения от маховика к стартеру, На валу якоря установлена втулка 31, жестко соединенная с обоймой 34, которая закрыта кожухом 32. Зубчатое колесо 10 изготовлено как одно целое со ступицей 33. В обойме 34 есть фасонные пазы, в которых расположены ролики 35, отжимаемые в узкую часть паза пружинами 37 через плунжеры 36.

При вращении якоря стартера (пуск двигателя) ролики заклинивают ступицу 33 и обойму 34, заставляя их вращаться как одно целое, и крутящий момент с зубчатого колеса 10 передается на зубчатый венец маховика. Когда двигатель начнет работать, зубчатый венец маховика будет вращать колесо с большей частотой вращения и ролики расклинят ступицу 33 и обойму 34.

Пуск с помощью вспомогатиьного карбюраторного Двигатия широко применяется у тракторных дизелей. Чаще всего в качестве пусковых применяют двухтактные карбюраторные двигатели с жидкостным охлаждением. Механизм передачи вращения от вала пускового двигателя к валу дизеля состоит из муфты сцепления, редуктора и автоматической муфты выключения. Редуктор (обычно двухступенчатый) служит для прокручивания вала двигателя с пониженной частотой вращения при особо неблагоприятных условиях. В этом случае процесс запуска двигателя состоит из двух этапов — подготовительного с поНИЖеННОЙ частотой вращения и окончательного — с пусковой частотой вращения. Автоматическая муфта выключения имеет назначение и устройство, аналогичные муфтам свободного хода стартера.

Устройства для облегчения пуска двигателей

Для облегчения пуска двигателей в холодную погоду при безгаражном содержании применяются различные способы и устройства, которые в зависимости от их назначения можно разделить на следующие основные группы:

способы и средства, облегчающие проворачивание коленчатого вала двигателя (к ним относятся декомпрессирование двигателя, применение маловязких масел, разжижение масла и подогрев двигателя); способы и средства, облегчающие воспламенение топлива в цилиндрах двигателя (к ним относятся подогрев поступающего в цилиндры воздуха с помощью свечей накаливания и легковоспламеняющихся жидкостей и другие средства).

Декомпрессирование двигателя осуществляется специальным де-комнрессионным механизмом, обеспечивающим при запуске лишь частичное открытие впускных или выпускных клапанов или тех и иных одновременно. При этом уменьшается сопротивление проворачиванию коленчатого вала в начале пуска.

Общий подогрев двигателя производится с помощью специальных подогревателей: жидкостных — для двигателей с жидкостным охлаждением и воздушных — для двигателей с воздушным охлаждением. Поступающий в цилиндры дизеля воздух может подогреваться электрическими спиралями, устанавливаемыми во впускном коллекторе, свечами накаливания, устанавливаемыми во всех головках цилиндров, а также электрофакельными подогревателями.

Лекция 12

Тема .N2 5 Трансмиссии базовых машин

Занятие № 1 Назначение, виды трансмиссий колесных и гусеничных базовых машин

Учебный вопрос 1. Назначение, виды трансмиссий колесных и гусеничшмх базовых машин

При движении базового шасси или работе с навесным (прицепным) оборудованием возникают сопротивления, величина которых непрерывно изменяется. Это связано с изменением сопротивления дороги или почвы качению колес (гусениц), степенью загрузки рабочих органов машин, с изменением профиля дороги (подъемы и уклоны). Соответственно этому требуется изменение величины передаваемого крутящего момента на ведущие колеса (гусеницы). Однако автотракторные двигатели внутреннего сгорания допускают автоматическое регулирование крутящего момента в весьма ограниченных пределах (15—20 ⁰ о от номинального значения), что недостаточно, поэтому возникает необходимость применения силовой передачи.

Требования к трансмиссии: легкость управления машиной; высокий КПД; высокая надежность работы; малый объем работ, удобство ТО и ремонта; малый вес и малые габариты агрегатов; дешевизна производства. По характеру регулирования крутящего момента силовые передачи разделяются на ступенчатые и бесступенчатые.

Ступенчатые механические передачи состоят из ряда зубчатых передач различных типов. Крутящий момент изменяют путем изменения передаточного отношения находящихся в зацеплении шестерен коробки передач. При этом крутящий момент меняется ступенчато через интервалы, кратные передаточным числам. Этот вид передач имеет высокий КПД, прост в изготовлении и эксплуатации, однако громоздок и тяжел. Управление машиной при ступенчатых передачах сложно, не полностью также используется при них мощность двигателя.

Бесступенчатые передачи позволяют непрерывно и автоматически изменять крутящий момент на ведущих колесах (звездочках) автомобиля (трактора) в зависимости от внешних сопротивлений движению без изменения степени загрузки двигателя. Бесступенчатые передачи значительно облегчают труд водителя, обеспечивают получение высоких тяговодинамических качеств, повышает долговечность двигателя и деталей передачи. Недостаток бесступенчатых передач — более низкий КПД, сложность конструкции и эксплуатации, высокая стоимость изготовления.

Ступенчатые СИЛОВЫе переДачи

Наиболее распространенная схема ступенчатой передачи двухосного автомобиля с задней ведущей осью состоит из сцепления 1 (рис. 1.12, а), коробки передач 2, карданной передачи З и заднего ведущего моста 4, включающего в себя главную передачу, дифференциал и полуоси ведущих колес. Двухосные автомобили повышенной проходимости с приводом на обе оси (ГАЗ-66) имеют силовую передачу, включающую в себя кроме перечисленных элементов раздаточную коробку 5 (рис. 1.12, б), совмещенную в некоторых моделях с дополнительной коробкой скоростей, карданную передачу 6 к переднему ведущему мосту, передний ведущий мост 7 с карданными шарнирами 8 привода управляемых передних колес. Трехосные автомобили повышенной проходимости с приводом на все оси (ЗИЛ-131, КрАЗ-255Б) имеют в силовой передаче еще один задний ведущий мост 10 (рис. 1.12, в) с карданной передачей 9 к нему от раздаточной коробки 5 или от первого заднего моста 4 (рис. 1.12, г).

Рис. 1.12. Схемы трансмиссий автомобилей:

а — с одним задним ведущим мостом; б — с передним и задним ведущими мостами; в с двумя задними ведущими мостами; г и д — с тремя ведущими мостами; е — с четырьмя ведущими мостами; 1 сцепление; 2 — коробка передач; З и 6 — карданные валы; 4 и 8 задние ведущие мосты; 5 — передний ведущий мост; 7 — раздаточная коробка

Для характеристики автомобилей применяют колесную формулу, в которой первая цифра указывает общее число колес, а вторая — число ведущих колес. Автомобили ЗИЛ131, КрАЗ-255 имеют колесные формулы 6 х 6.

В привод передних колес дополнительно входят карданные шарниры, соединяющие их ступицы с полуосями и обеспечивающие передачу крутящих моментов при повороте автомобиля. Если автомобиль имеет колесную формулу 6 х 4, то крутящий момент подводится к первому и второму задним мостам (рис. 1.12, в).

В автомобилях с колесной формулой 6 х 6 крутящий момент ко второму заднему мосту подводится от раздаточной коробки 7 непосредственно через карданную передачу (рис. 1.12, г) (КрАЗ-255Б) или через первый задний мост (рис. 1.12, д) (ЗИЛ-131). При колесной формуле 8 х 8 крутящий момент передается на все четыре моста. В таких автомобИЛЯХ часто устанавливают два двигателя, каждый из которых передает крутящий момент на два моста (рис. 1.12, е).

Ступенчатые силовые передачи колесных тракторов во многом сходны с силовыми передачами автомобилей и определяются типом и назначением машины. На рис. 2.12 показана схема силовой передачи колесного трактора с приводом от двигателя 1 на обе оси. Трансмиссия состоит из сцепления 2, коробки передач З, раздаточной коробки 9, карданных передач 8 и 10, центральных передач 4 и 11, дифференциалов 5 и 12, конечных передач 6 и 13, передних 14 и задних 7 ведущих колес.

Рис. 2.12. Схема силовой передачи колесного трактора с приводом на обе оси

Схема силовой передачи гусеничного трактора определяется типом механизма поворота. При наличии рулевых муфт поворота (рис. 3.12, а) трансмиссия состоит из сцепления 2, коробки передач З, центральной передачи 4, механизмов поворота 5, конечных передач 6, связанных с ведущими звездочками 7, которые перематывают гусеницы 8. На некоторых гусеничных тракторах (Т-150) поворот машины осуществляется с помощью коробки передач. В этом случае трансмиссия гусеничного трактора (рис. З. 12, б) состоит из сцепления 2, коробки передач 5 с двумя ведомыми валами, на которых размещены тормоза 10, двух карданных .передач 9, двух центральных передач 4, каждая из которых соединена с конечной передачей 6 и звездочкой 7 одной из гусениц 8. Конструкция коробки передач позволяет изменять скорость каждой гусеницы или совсем останавливать одну из них. В обоих случаях крутящий момент на трансмиссию передается от двигателя 1.

Рис. З. 12. Схемы силовой передачи гусеничных тракторов:

а — с механизмом поворота в виде рулевых муфт; б — с механизмом поворота, размещенным в коробке передач

Бесступенчатые СИЛОВЫе переДачи

Наиболее распространенными типами бесступенчатых силовых передач автомобилей и тракторов являются гидромеханические и электромеханические.

Гидромеханическая трансмиссия является комбинированной и состоит из гидротрансформатора и механической трансмиссии, которая состоит из ступенчатой коробки передач, карданной передачи и ведущего моста. Ступенчатая коробка передач может быть с неподвижными валами или планетарной. Управление коробкой, как правило, автоматизированное.

Гидротрансформатор (рис. 4.12) представляет собой гидродинамический бесступенчатый преобразователь крутящего момента.

Рис. 4.12. Схема гидротрансформатора

Он состоит из двух лопастных колес — насосного 1, жестко через корпус 6 связанного с коленчатым валом 5 двигателя, и турбинного 2, соединенного с первичным валом 7 коробки передач, а также расположенного между ними направляющего аппарата — реактора З, установленного на его пустотелый вал 8 с помощью муфты свободного хода 4. Корпус 6 заполнен рабочей жидкостью (маловязким маслом). Во избежание потерь энергии, связанных с циркуляцией рабочей жидкости между насосом и турбиной, их колеса и реактор максимально сближены, им придана форма, обеспечивающая непрерывный круг циркуляции жидкости без каких-либо промежуточных устройств.

При вращении коленчатого вала двигателя лопатки насосного колеса увлекают жидкость, заставляя ее перемещаться от внутренних краев к внешним. Под действием центробежной силы жидкость поступает на лопатки турбинного колеса, заставляя его вращаться вместе с первичным валом коробки передач. С лопаток турбинного колеса жидкость попадает на лопатки колеса реактора, где изменяет направление движения и попадает вновь на насосное колесо. Образуется непрерывный круг циркуляции жидкости во внутренней полости рабочих колес. При попадании жидкости на лопатки неподвижного колеса реактора на них возникает реактивный момент, воздействующий на турбинное колесо дополнительно к моменту, передаваемому от насосного колеса. Следовательно, наличие колесареактора позволяет получать на турбинном колесе момент, отличный от того, который передается двигателем. Чем выше скорость насосного колеса по сравнениию с турбинным, тем больший реактивный момент передается от колеса-реактора турбинному колесу, вследствие чего увеличивается крутящий момент на его валу. Это свойство гидротрансформатора автоматически изменять соотношение моментов на валах насосного и турбинного колес в зависимости от частоты вращения является его основной особенностью.

Таким образом, если момент сопротивления на валу турбинного колеса выше момента подводимого к насосному колесу, жидкость, воздействуя на колесо-реактор, вызывает заклинивание его обгонной муфтой. При этом возникает реактивный момент, передающийся на турбинное колесо дополнительно к моменту от насосного колеса. Величина этого момента увеличивается пропорционально увеличению нагрузки на валу турбинного колеса. Если же момент на валу турбинного колеса становится меньше момента, развиваемого насосным колесом, то изменяется направление движения потока жидкости на колесереакторе. При этом ролики обгонной муфты расклиниваются, и колесо-реактор начинает вращаться совместно с турбинным колесом с одинаковой частотой, т. е. трансформация крутящего момента отсутствует, а гидротрансформатор выполняет роль гидравлической муфты.

Основными параметрами гидротрансформатора являются коэффициент трансформации и КПД. Коэффициент трансформации равен отношению крутящих моментов на валах турбинного и насосного колес соответственно, т. е.

Гидравлические потери, возникшие при передаче мощности от ведущего к ведомому валу, оценивает КПД гидротрансформатора

К достоинствам гидромеханической трансмиссии следует отнести плавное автоматическое изменение величины передаваемого момента в зависимости от нагрузки, что уменьшает число переключений передач и утомляемость водителя, улучшает приемистость и проходимость машины вследствие непрерывной передачи крутящего момента, повышает долговечность двигателя и трансмиссии в результате уменьшения крутильных колебаний и динамических нагрузок в трансмиссии, снижает вероятность остановки двигателя при резком увеличении нагрузки. В то же время этот тип трансмиссии имеет по сравнению со ступенчатой механической значительно меньший КПД, что ухудшает топливную экономичность машины; более сложную конструкцию и большую массу. Небольшой коэффициент трансформации К тр = 2 5+3 требует усложнения конструкции одноступенчатого (трехэлементного) гидротрансформатора. Кроме того, наличие гидротрансформатора не позволяет отключать ведущий вал от ведомого и двигаться машине задним ходом.

Электромеханическая трансмиссия представляет собой силовую передачу, в которой отдельные агрегаты (сцепление, коробка передач и др.) заменяются генератором и тяговым электродвигателем (или несколькими электродвигателями). Энергия в такой трансмиссии преобразуется дважды: механическая энергия двигателя преобразуется в связанном с ним генераторе в электрическую, а затем в тяговых электродвигателях, соединенных с ведущими колесами, электрическая энергия вновь преобразуется в механическую.

Существуют одно- и многодвигательные электромеханические трансмиссии. При одноприводной трансмиссии мощность тягового электродвигателя передается через агрегаты механической трансмиссии (карданная передача, ведущий мост) к ведущим колесам машины. В многоприводной электромеханической трансмиссии элементы механической трансмиссии почти отсутствуют, а электрическая энергия от генератора по проводам передается к тяговым электродвигателям, расположенным внутри ведущих колес и соединенным с ними шестеренчатыми редукторами (система «мотор-колесо») .

Электромеханические трансмиссии могут работать на постоянном и переменном токе. При использовании переменного тока трансмиссия компактнее и легче, однако не обеспечивает бесступенчатого изменения крутящего момента на ведущих колесах, поэтому шире практикуются электромеханические трансмиссии на постоянном токе.

Наиболее рациональна электромеханическая трансмиссия постоянного тока с приводом «мотор-колесо». Такие трансмиссии применяются в конструкциях двухосных тягачей большой мощности (свыше 400 кВт). На рис. 5.12, а показан такой тягач на четырех мотор-колесах.

Рис. 5.12. Двухосный дизель-электрический тягач

Мотор-колесо (рис. 5.12, б) состоит из электродвигателя 1, корпус которого является несущим элементом (осью) для обода ведущего колеса с бескамерной шиной 5, и планетарного редуктора 6, передающего вращение от вала ротора электродвигателя ободу колеса. Стояночный тормоз З мотор-колеса, смонтированный на валу электродвигателя, автоматически включается при обесточивании обмоток электродвигателя. Корпус электродвигателя подвешен к несущей раме тягача на двух шарнирах 4, ими обеспечивается поворот мотор-колеса в плане относительно продольной оси машины вправо и влево. Таким образом, каждое колесо тягача является одновременно ведущим и управляемым, что определяет высокую маневренность и проходимость машины. Тяговые электродвигатели питаются током от генератора 2 (см. рис. 5.12, а), приводимого во вращение дизелем 1. Скорость движения регулируется изменением магнитного поля электродвигателей путем введения дополнительных сопротивлений в их обмотки возбуждения, а также применением различных схем соединения электродвигателей между собой. Тормозится машина посредством переключения электродвигателей мотор-колес на режим работы генераторов с погашением энергии реостатами. Трансмиссия «мотор-колесо» компактна, число механических узлов в ней сведено до минимума, что позволяет конструировать транспортные средства неограниченной грузоподъемности.

Применение электромеханической трансмиссии позволяет обеспечить бесступенчатое автоматическое изменение передаточного числа трансмиссии, что упрощает и облегчает управление машиной, повысить проходимость за счет плавного и непрерывного изменения тягового момента, повысить долговечность двигателя и трансмиссии благодаря уменьшению динамических нагрузок и отсутствию жесткой связи между двигателем и трансмиссией.

Недостатками электромеханических трансмиссий являются более низкий КПД по сравнению с механической ступенчатой трансмиссией, значительные габариты и масса, необходимость использования дефицитных материалов.

Учебный вопрос 2. Основные конструктившме схемы и устройство

Принцип работы фрикционного сцепления. Назначение сцепления — разъединять двигатель и коробку передач во время переключения передач и вновь плавно соединять их, не допуская резкого приложения нагрузки, а также обеспечивать плавное трогание автомобиля с места и его остановку без остановки двигателя. При резком торможении без выключения сцепления оно, пробуксовывая, предохраняет трансмиссию от перегрузок инерционным моментом. Во включенном состоянии сцепление должно надежно соединять двигатель с трансмиссией, не пробуксовывая. Подавляющее большинство сцеплений, применяемых на отечественных автомобилях, относится к фрикционным сухим дисковым сцеплениям, в которых используются силы трения сухих поверхностей.

По числу ведомых дисков сцепления делят на одно- и двухдисковые. Однодисковые сцепления получили наибольшее распространение благодаря простоте конструкции, надежности, «чистоте» выключения и плавности включения, а также удобству при эксплуатации и ремонте. Двухдисковые сцепления применяют в тех случаях, когда необходимо передать большой крутящий момент.

Сцепление (рис. 6.12) состоит из ведущей и ведомой частей, нажимного механизма и механизма выключения. Детали ведущей части сцепления воспринимают от маховика крутящий момент двигателя, а детали ведомой части передают этот момент ведущему валу коробки передач. Нажимной механизм обеспечивает плотное прижатие ведущей и ведомой частей сцепления для создания необходимого момента трения. Механизм выключения служит для управления сцеплением. Привод сцепления может быть механическим или гидравлическим. Для облегчения выключения сцепления в некоторых конструкциях применяют пневматический усилитель привода.

7

Рис. 6.12. Сцепление:

а — однодисковое; 6 — двухдисковое; 1 — коленчатый вал двигателя; 2 — маховик; З ведомый диск с фрикционными накладками; 4 — нажимной диск; 5 — картер сцепления; 6 кожух сцепления; 7 — оттяжной палец; 8 — опора оттяжного рычага; 9 — оттяжной рычаг; 10 — муфта выключения сцепления; 11 — ведущий вал коробки передач; 12 — педаль; 13 тяга; 14 — вилка выключения; 15 — оттяжная пружина; 16 — нажимная пружина; 17 направляющий палец; 18 — роликоподшипник; 19 — отжимная пружина промежуточного диска; 20 — регулировочный болт промежуточного диска; 21 — нажимной ведущий диск; 22 — задний ведомый диск; 23 — промежуточный ведущий диск; 24 — передний ведомый диск

Ведущая часть однодискового сцепления (рис. 6.12, а) имеет маховик 2 с обработанной резанием торцовой поверхностью, нажимной диск 4, кожух 6 сцепления и направляющие пальцы 17. Ведомая часть однодискового сцепления имеет ведомый диск З с фрикционными накладками из прессованного асбеста или медно-асбестовой плетенки и ведущий вал 11 коробки передач. Нажимной механизм образуют нажимные пружины 16, установленные в кожухе. В состав механизма выключения сцепления входят оттяжные пальцы 7, опоры 8 оттяжных рычагов, оттяжные рычаги 9, муфта 10 выключения сцепления, педаль 12, тяга 13 педали, вилка 14 выключения, оттяжная пружина 15. Все детали сцепления помещены внутри картера маховика и картера 5 сцепления.

При включенном сцеплении крутящий момент от коленчатого вала 1 через маховик 2 и нажимной диск 4 благодаря трению передается зажатому между ними ведомому диску З, ступица которого имеет шлицевое соединение с ведущим валом 1 1 коробки передач. Для выключения сцепления нажимают на педаль 12, которая через тягу 13, вилку 14 и муфту 10, а также рычаги 9 и пальцы 7 отводит назад нажимной диск 4. При этом пружины 16 сжимаются и освобождают ведомый диск З, по обеим сторонам которого образуются зазоры. При плавном отпускании педали 12 пружины 16 возвращают все детали механизма выключения в исходное положение, т. е. пружины 16 постепенно прижимают нажимной диск 4 к ведомому диску З, а последний — к поверхности маховика 2.

В двухдисковом сцеплении (рис. 6.12, б) ведущая часть состоит из маховика и двух дисков 21 и 23, а ведомая — из двух дисков 22 и 24. Для обеспечения необходимых зазоров между ведущими и ведомыми дисками в выключенном состоянии (т. е. для «чистоты» выключения) служат отжимная пружина 19 и регулировочный болт 20 промежуточного диска. Нажимные пружины могут быть цилиндрическими или диафрагменными. Цилиндрические пружины равномерно располагают по периферии диска, а диафрагменную пружину устанавливают одну.

Для облегчения управления сцеплением и повышения плавности его включения применяют гидравлический привод. Плавность включения обеспечивают также пружинящие ведомые диски (рис. 7.12).

Рис. 7.12. Гаситель крутильных колебаний:

а — детали гасителя; б — нерабочее положение; в — рабочее положение; 1 и 9 — накладки диска; 2 — пластинчатая пружина; З — ведомый диск; 4 — фрикционные шайбы; 5 — ступица ведомого диска; 6 — регулировочная шайба; 7 — пружина; 8 — пластина гасителя

С одной стороны диска З к его секциям прикрепляют накладку 1 (рис. 7.8, а) пластинчатыми пружинами 2, изогнутыми вперед, а с другой стороны диска З устанавливают накладку 9 с помощью таких же пружин, изогнутых назад. Это обеспечивает в свободном состоянии зазор между накладками, равный 1—2 мм. Пружинящие свойства ведомого диска могут быть также усилены установкой под одну из накладок плоских пружин. Уменьшение зазора между накладками в процессе включения сцепления обеспечивает плавность соприкосновения трущихся поверхностей и возрастания силы трения.

Для предохранения валов трансмиссии от крутильных колебаний ставят гаситель крутильных колебаний (демпфер), увеличивающий плавность включения сцепления и повышающий долговечность деталей трансмиссии. Пружины 7 гасителя крутильных колебаний обеспечивают упругую связь ведомого диска З сцепления с его ступицей 5. Подбором шайб 6 регулируют силу сжатия ведомого диска З, пластины 8 гасителя, ступицы 5 и фрикционных (паронитовых) шайб 4.

При отсутствии передачи крутящего момента вырезы фланца ступицы 5 (рис. 7.8, б) и ведомого диска З, в которых расположены пружины 7, совпадают. Передача крутящего момента (рис. 7.12, в) от диска З к ступице 5 осуществляется с помощью пружины 7. При этом диск З проворачивается на некоторый угол по отношению к фланцу ступицы 5, и в дисках гасителя возникает трение. Предельное угловое смещение дисков ограничено размером вырезов во фланце ступицы 5 под упорные пальцы, соединяющие диск З и ПЛаСТИну 8. Все вращающиеся части сцепления балансируют.

Назначение и типы коробок передач. Назначение коробки передач — изменять силу тяги, скорость и направление движения автомобиля. У автомобильных двигателей с уменьшением частоты вращения коленчатого вала крутящий момент незначительно возрастает, достигает максимального значения и при дальнейшем снижении частоты вращения также уменьшается. Однако при движении автомобиля на подъемах, по плохим дорогам, при трогании с места и быстром разгоне необходимо увеличение крутящего момента, передаваемого от двигателя к ведущим колесам. Для этой цели и служит коробка передач, в которую входит также передача, позволяющая автомобилю двигаться задним ходом. Кроме того, коробка передач обеспечивает разъединение двигателя с трансмиссией.

Ступенчатая коробка передач состоит из набора зубчатых колес, которые входят в зацепление в различных сочетаниях, образуя несколько передач или ступеней с различными передаточными числами. Чем больше число передач, тем лучше автомобиль «приспосабливается» к различным условиям движения. Коробка передач должна работать бесшумно, с минимальным износом; этого достигают применением зубчатых колес с косыми зубьями.

Ступенчатые коробки передач по числу передач переднего хода делят на четырех- и пятиступенчатые. Обычно коробки передач больших автобусов и грузовых автомобилей значительной грузоподъемности — пять ступеней.

Ступенчатые коробки передач могут быть простые и планетарные. В основном на авТОМОбИЛЯХ применяют простые ступенчатые коробки передач, переключение передач в которых происходит двумя способами: передвижением зубчатых колес или передвижением муфт.

Схема и принцип работы ступенчатой коробки передач. В простой ступенчатой коробке передач (рис. 8.12) имеются три вала: ведущий (первичный) А, связанный через сцепление с коленчатым валом двигателя; ведомый (вторичный) Б, соединенный через карданную передачу и другие механизмы с ведущими колесами автомобиля; промежуточный В. С ведущим валом как одно целое изготовлено ведущее зубчатое колесо 1, находящееся в постоянном зацеплении с ведомым зубчатым колесом 8, жестко соединенным с промежуточным валом. При включении сцепления вращаются ведущий и промежуточный валы.

162

Рис. 8.12. Схема трехступенчатой коробки передач:

А — ведущий вал; Б — ведомый вал; В — промежуточный вал; Г — ось зубчатого колеса передачи заднего хода; 1 — 8 — зубчатые колеса

На ведомом валу установлены подвижные зубчатые колеса 2 и 5, а зубчатые колеса 7, 6 и 4, так же как и колесо 8, жестко соединены с промежуточным валом. Отношение числа зубьев ведомого зубчатого колеса к числу зубьев ведущего колеса, обратное отношению их частот вращения, называют передаточным числом.

Когда какое-либо зубчатое колесо ведомого вала входит в зацепление с одним из зубчатых колес промежуточного вала, крутящий момент от двигателя через ведущий, промежуточный и ведомый валы коробки передач передается карданной передаче и далее на ведущие колеса автомобиля. Для включения первой передачи колесо З передвигают вперед, вводя его в зацепление с шестерней 6 первой передачи промежуточного вала. Общее передаточное число первой передачи определяют как произведение передаточных чисел отдельных пар зубчатых колес, т. е.

где Zi — числа зубьев соответствующей шестерни.

При включении первой передачи крутящий момент М на ведомом валу коробки передач увеличивается по сравнению с крутящим моментом двигателя Мд в Щ раз, т. е. мк =мдщ

и имеет максимальную величину, так как шестерня 6 является наименьшей из зубчатых колес промежуточного вала, а колесо З — наибольшим из зубчатых колес ведомого вала.

Первой передачей пользуются при движении автомобиля в самых тяжелых дорожных условиях, на крутых подъемах, а также при трогании с места на плохой дороге и с грузом.

Для грузовых автомобилей = 4—7 .

Вторая передача обеспечивается включением зубчатых колес 2 и 7. Тогда

Вторая передача является промежуточной. В приведенной схеме трехступенчатой коробки она единственная. В четырех- и пятиступенчатой коробках передач может быть две или даже три промежуточные передачи.

При включении прямой (в данном случае третьей) передачи ведущий и ведомый валы соединяются непосредственно через зубчатые колеса 1 и 2 (из = 1 Прямая передача является основной передачей, используемой при движении автомобиля по хорошей дороге.

Переключение передач выполняют при выключенном сцеплении, вводя подвижные зубчатые колеса (каретки) ведомого вала в зацепление с неподвижными зубчатыми колесами промежуточного вала. Это зацепление сопровождается ударами торцов зубьев и их повышенным износом. Поэтому на автомобилях часто применяют коробки передач с постоянным зацеплением зубчатых колес, отличающиеся высокой долговечностью.

С зубчатым колесом 4 промежуточного вала в постоянном зацеплении находится промежуточное зубчатое колесо 5 передачи заднего хода, которое на рис. 8.8 условно изображено в плоскости чертежа. Для включения передачи заднего хода зубчатое колесо З передвигают назад, вводя его в зацепление с промежуточным зубчатым колесом 5 передачи заднего хода, свободно вращающимся на своей оси.

Раздаточная коробка применяется на трехосных автомобилях и служит для передачи крутящего момента к среднему и заднему ведущему мостам. Кроме того, она позволяет увеличивать крутящий момент, передаваемый к ведущим колесам, что необходимо при движении автомобиля в тяжелых дорожных условиях.

Устанавливается раздаточная коробка непосредственно за коробкой передач, с которой она соединена коротким карданным валом.

Типы карДанных переДач и их расположение на автомобилях. Задний ведущий мост подвешен к раме автомобиля на рессорах и во время движения меняет свое положение относительно рамы; коробка передач закреплена на раме неподвижно. Поэтому для передачи крутящего момента от ведомого вала коробки передач на ведущий вал главной передачи, оси которых пересекаются и расположены под углом, изменяющимся при увеличении или уменьшении нагрузки, а также вследствие толчков при движении автомобиля по неровной дороге, применяют карданные передачи (рис. 9.12).

Карданная передача состоит из валов, их опор и карданных шарниров. Карданные передачи устанавливают между сцеплением и коробкой передач, расположенной отдельно от двигателя; между коробкой передач и раздаточной или дополнительной коробкой; между главными передачами двух ведущих задних мостов трехосного автомобиля; между главной передачей и полуосями ведущих колес с независимой подвеской; между полуосями и передними управляемыми колесами; в приводе к лебедке и другим вспомогательным механизмам.

Карданные передачи по числу карданных сочленений делят на одинарные и двойные. Если передача имеет только один карданный шарнир, расположенный у коробки передач, то такую передачу называют одинарной. Подобные передачи применяют только в случае расположения валов под небольшим углом и в настоящее время на автомобилях устанавливают редко. В двойной карданной передаче карданные шарниры расположены на обоих концах карданного вала.

Карданная передача трехосных автомобилей (ЗИЛ-131, КрАЗ-255), имеющих колесную формулу 6х6, с последовательным сквозным приводом задних мостов показана на рис. 9.12, г. Первый задний ведущий мост имеет сквозной вал главной передачи, который через карданный вал 9 передает крутящий момент второму заднему ведущему мосту 10. На рис. 9.12, д показана карданная передача трехосных автомобилей («Урал-4320») с колесной формулой 6 х 6 с параллельным приводом задних мостов. В этом случае на картере первого заднего моста устанавливают промежуточную опору, и привод второго заднего моста осуществляют от раздаточной коробки через валы 1 1 и 9.

Типы мостов автомобилей. Передний и задний мосты автомобиля воспринимают действующие между опорной поверхностью и рамой или кузовом автомобиля вертикальные, продольные и поперечные усилия. Задний мост выполняют обычно ведущим, а передний мост — управляемым. Вертикальные усилия передаются упругими элементами подвески, а продольные и поперечные — как подвеской, так и специальными штангами. При передаче крутящего момента на ведущем мосту возникает реактивный момент, стремящийся повернуть мост в направлении, противоположном направлению вращения ведущих колес. При торможении на мосты автомобиля действуют тормозные моменты, имеющие обратное направление. Обычно эти моменты передаются от мостов на раму через рессоры, но при балансирной, пневматической и независимой подвесках для их передачи используют рычаги или штанги.

Рис. 9.12. Расположение карданных передач на автомобилях:

а — легковом; б — грузовом; в — д — грузовом повышенной проходимости; 1 — коробка передач; 2, 4, 7, 9 и 11 — карданные валы; З и 10 — задние ведущие мосты: 5 — промежуточная опора; 6 — раздаточная коробка; 8 — передний ведущий мост

Задний ведущий мост, как правило, изготовляют в виде пустотелой балки, внутри которой помещают главную передачу, дифференциал и полуоси, а снаружи крепят ступицы колес. Неразрезные мосты — жесткие балки, связывающие правые и левые колеса (рис.

10.12, а). В автомобилях с независимой подвеской ведущий мост делают разрезным (рис.

10.12, 6).

Рис. 10.12. Мосты:

а — задний ведущий неразрезной; б — ведущий разрезной с независимой подвеской колес; в — передний неразрезной с зависимой подвеской колес; г — передний разрезной с независимой подвеской колес

Передний мост также можно выполнять неразрезным (рис. 10.12, в) при зависимой подвеске колес или разрезным, если подвеска независимая (рис. 10.12, г).

У автомобилей повышенной проходимости передний мост выполняют комбинированным, т. е. одновременно ведущим и управляемым. У многоосных автомобилей иногда применяют поддерживающие мосты, которые служат только для передачи вертикальных нагрузок от рамы к колесам.

Типы иавных передач. Назначение главной передачи — увеличение крутящего момента и передача его на полуоси, расположенные под углом 90 ⁰ к продольной оси автомобИЛЯ. Главные передачи могут быть зубчатые и червячные. Главная передача, в которой одна пара зубчатых колес, называется одинарной, две пары — двойной.

Одинарную главную передачу (рис. 11.12, а и б), состоящую из пары находящихся в постоянном зацеплении конических зубчатых колес, применяют преимущественно на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности.

Рис. 11.12. Главные передачи:

а — коническая; б — гипоидная; в двойная; 1 и 2 — соответственно ведущее и ведомое конические зубчатые колеса; З и 4 соответственно ведущее и ведомое цилиндрические зубчатые колеса

Ведущая шестерня в ней соединена с карданной передачей, а ведомое колесо — с коробкой дифференциала и через дифференциал — с полуосями. Одинарная главная передача может быть с обычными коническими (рис. 11.12, а) и гипоидными (рис. 11.12, б) зубчатыми колесами. Гипоидная передача работает более надежно, плавно и бесшумно, чем передача с обычными коническими зубчатыми колесами со спиральными зубьями.

Двойные передачи устанавливают на автомобилях большой грузоподъемности и на некоторых автомобилях средней грузоподъемности, когда общее передаточное число трансмиссии должно быть значительным, так как передаются большие крутящие момен-

ты. В двойной главной передаче (рис. 11.12, в) крутящий момент увеличивается последовательно двумя парами зубчатых колес, из которых одно — коническое, а другое — цилиндрическое. Общее передаточное число двойной передачи равно произведению передаточных чисел составляющих пар.

Назначение Дифференциала. При повороте автомобиля его внешние и внутренние колеса за один и тот же отрезок времени проходят разные пути. Колесо, катящееся по внутренней кривой, проходит меньший путь, чем колесо, катящееся по внешней кривой. Следовательно, внешнее колесо автомобиля должно вращаться несколько быстрее внутреннего. Аналогичное явление происходит и при прямолинейном движении, если задние колеса автомобиля имеют неодинаковые диаметры, что вполне возможно при неравномерном распределении нагрузки в кузове, неодинаковом износе шин, различном внутреннем давлении в шинах или при движении по неровной дороге.

Чтобы ведущие колеса автомобиля могли вращаться с различной частотой вращения, их крепят не на одном общем валу, а на двух, называемых полуосями и соединенных одна с другой специальным механизмом — дифференциалом, подводящим к этим полуосям крутящий момент от главной передачи.

Типы Дифференциалов. В основном применяют дифференциалы трех типов — шестеренные, кулачковые и червячные. Дифференциал может быть простой или самоблокирующийся (дифференциал повышенного трения или с механизмом свободного хода). Шестеренные дифференциалы относятся к простым, а кулачковые и червячные к дифференциалам повышенного трения.

Дифференциал, распределяющий крутящий момент между полуосями, называют симметричным или несимметричным в зависимости от того, распределяет он крутящий момент между полуосями поровну или не поровну.

Конический симметричный Дифференциал. На рис. 12.12 показаны детали наиболее широко применяемого на автомобилях шестеренного конического дифференциала, устанавливаемого между полуосями ведущих колес.

Рис. 12.12. Детали симметричного дифференциала:

1 и 5 — чашки дифференциала; 2 и 7 — шайбы; З — полуосевые зубчатые колеса; 4 — сателлиты•, 6 — болт крепления чашек дифференциала; 8 — крестовина

Две чашки 1 и 5 дифференциала стянуты болтами 6. На коробке дифференциала закреплено ведомое колесо главной передачи, приводящее коробку во вращение. Между чашками дифференциала зажата крестовина 8, на шипах которой свободно посажены и могут вращаться прямозубые конические зубчатые колеса, так называемые сателлиты 4, находящиеся в зацеплении с двумя коническими полуосевыми зубчатыми колесами З. Последние внутренними шлицами соединены со шлицевыми концами полуосей, свободно проходящих через отверстия в коробке дифференциала. На наружных концах полуосей установлены колеса. Для уменьшения трения под торцовые поверхности сателлитов и полуосевых зубчатых колес подложены шайбы 2 и 7.

При вращении коробки 7 (рис. 13.12) дифференциала она через сателлиты 5 и 9, полуосевые зубчатые колеса 2 и 6 вращает полуоси 1 и 8. Передача крутящего момента происходит в следующем порядке: через ведомое колесо З главной передачи, коробку 7 дифференциала, ось 4 сателлитов, сателлиты 5 и 9, полуосевые зубчатые колеса 2 и 6, полуоси 1 и 8. Сателлиты, кроме того, могут вращаться на своих осях, поэтому они могут изменять частоту вращения полуосевых зубчатых колес относительно коробки дифференциала.

Рис. 13.12. Схемы работы дифференциала:

а — при движении автомобиля по прямой; б — при движении автомобиля на повороте; 1 и 8 — полуоси; 2 и 6 — полуосевые зубчатые колеса; З — ведомое колесо главной передачи; 4 — ось сателлитов; 5 и 9 — сателлиты; 7 — коробка дифференциала

Если сателлиты не вращаются на оси, то обе полуоси вращаются с одинаковой частотой вращения. Это происходит при движении автомобиля по прямой и ровной дороге, когда задние колеса при одинаковом сопротивлении качению проходят одинаковый путь и имеют, следовательно, одинаковую частоту вращения (рис. 13.12, а). При повороте автомобиля, например, вправо сателлиты, вращаясь на своих осях, обкатываются по полуосевым зубчатым колесам и увеличивают частоту вращения полуосевого зубчатого колеса 2 и связанных с ним полуоси 1 и колеса. Одновременно частота вращения полуосевого зубчатого колеса 6 уменьшается. При этом понижается частота вращения полуоси 8 и колеса (рис. 13.8, б), связанных с зубчатым колесом 6. Частота вращения коробки дифференциала всегда остается равной полусумме частот вращения левой и правой полуосей.

Лекция 13.

Тема .N2 5 Ходовые системы базовых машин

Занятие № 1 Назначение и типы ходовой части автомобилей, колесных и гусеничных базовых машин

Учебный вопрос 1. Назначение и типы ходовой части автомобилей, колесных и гусеничшмх базовых машин

Ходовая часть предназначена для преобразования вращательного движения ведущих колес (звездочек) в поступательное движение автомобиля (трактора), смягчения ударов и толчков при движении по неровной дороге, обеспечения достаточной плавности хода. Ходовая часть состоит из остова, мостов (осей), подвески и колес (гусеничных движителей).

ХоДовая часть — это совокупность элементов шасси, образующих ходовую тележку самоходных машин. Она предназначена для передвижения машин, передачи нагрузки на опорную поверхность, обеспечения устойчивости машин, реализации тягового усилия через движитель — устройство, преобразующее энергию силовой установки машины в линейное движение. Пневмоколесные хоДовые части находят наиболее широкое применение в инженерных тягачах. Пневматические колеса наряду с высокой универсальностью обеспечивают хорошую маневренность, мобильность, сравнительно высокие скорости передвижения (до 90 км/ч), возможность преодоления относительно больших уклонов (до

Автомобили, приспособленные для буксирования прицепов и полуприцепов называют автомбилями-тягачами.

По проходимости автомобили подразделяют на дорожные, повышенной и высокой проходимости. Дорожные автомобили предназначены для работы по благоустроенным дорогам, а повышенной проходимости — для работы по неблагоустроенным дорогам или бездорожью.

Первые имеют один ведущий мост, а вторые и третьи два, и более ведущих мостов. Все автомобили по общему числу колес и числу ведущих колес условно обозначают колесной формулой: 4х2; 4х4; 6х4; 6х6; 8х4; 8х8.

К ходовой части относятся остов, балки мостов, поД6еска и колеса.

Остов автомобилей и тракторов

Остов — основание машины, на котором размещаются и крепятся все ее агрегаты и механизмы, а также кузов. Остов автомобилей и тракторов должен обладать высокой прочностью и жесткостью (при минимальной массе), рациональной конструкцией, позволяющей удобно размещать на нем агрегаты и механизмы, геометрической формой, обеспечивающей значительный ход подвески, большие угјш поворота управляемых колес и возможно низкое расположение центра тяжести машины. В зависимости от конструкции остовы бывают рамные, полурамные и безрамные.

Рамный остов представляет собой клепаную или сварную раму из балок различного профиля. Рамный остов имеют все грузовые автомобили, а также колесные тракторы К701, Т-150К, гусеничный трактор ДТ-75М.

Существуют три основных типа рам: лонжеронные (рис. 1.13, а), центральные (рис. 1.13, б), имеющие одну центральную несущую балку обычно трубчатого сечения; комбинированные (рис. 1.13, в), сочетающие в своей конструкции оба принципа (средняя часть рамы выполняется как центральная, а концы делают лонжеронными).

Особенностью рамного остова тракторов К-700 и К-701 является наличие двух лонжеронных полурам 1 и 4 (рис. 2.13), соединенных между собой шарнирным устройством, состоящим из вертикального З (на пальце 2) и горизонтального 5 шарниров. Такое соединение обеспечивает поворот полурам относительно друг друга на 35 ⁰ по вертикали и на 16 ⁰ по горизонтали. Каждая полурама состоит из двух лонжеронов 14 и 12 и поперечин 8,